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为什么我们永远追不上光?爱因斯坦告诉你答案

为什么我们永远追不上光?爱因斯坦告诉你答案

作者:佚名    来源:互联网    发布时间:2020-02-16 14:49    浏览量:

为什么我们永远追不上光?爱因斯坦告诉你答案

前面我写了很多文章来介绍狭义相对论,其中有一个核心的思想就是:光速在真空中恒定不变。很多人把“光速不变”理解成为一个推导出来的理论,其实诚如我之前所说,光速不变不是理论推导出来的,而是无数科学家团队做实验发现的。


有不少人说光速不变是因为光速太快,导致测量的仪器精度不够,也就是把“光速不变”这种现象解释成为实验的失误造成,其实我要告诉大家的是,做这个测量光速实验的是不同的团队,不同的人,用不同的方法和原理测量出来的,你如果非要说是实验仪器导致的误差,那么怎么可能所有团队都产生了一个相同的误差,而且大家测量的光速不是大于c,不是小于c,而是恰好等于c,这足以说明光速永远是c是这个世界的内在属性,这个属性不以人的意志为转移。


理解了这一点之后就带来一个问题,如果我在一列光速运动的火车里面,去看一束与火车有相同运动方向的光,会看到这个光与我静止吗?也就是我能否追上光从而看到光与我处于相同静止的状态?

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这个问题如果按照常规思维分析,肯定会得出结论:我们能看到光处于静止状态,因为根据牛顿的时空观,只要两个参考系以相同方向相同速度运动,这两个参考系就是处于相同静止状态。


但是我要告诉你的是,以上的分析是错误的,因为你没有考虑到“时间的相对性”。


什么是“时间的相对性”?我前面已经讲过无数遍了,如果没看往期文章我再简单讲述下,就是说“时间”这个物理量和“速度”是一样的,我们知道谈速度前需要指明参考系,并且换了参考系看相同的物体其速度会有变化,那么“时间”也是这样的。


爱因斯坦认为谈时间之前也必须指明参考系,并且换了参考系看同一个物体的运动,得出的时间也是会变化的,比如你静止于地面往上扔一个小球,小球落地整个过程,如果你把计时器放地面静止去计时,假设花费了2秒,这个2秒只针对地面这个参考系才有效,如果换成其它参考系,这个2秒会变的,比如你如果把计时器放到一个接近光速运动的火车里面,让计时器去计时相同的过程,你会发现这个计时器显示的时间也许是20年!具体2秒是如何换算成20年,就是看这个火车的速度到底有多接近光速,也就是用爱因斯坦的“时间膨胀公式”来计算,如下图所示。△t是以地面为参考系的计时,△t'是以火车为参考系的计时,v是火车的速度,c是光速。


当你掌握了以上知识我们就可以接着分析,当你在火车里面越接近光速,其实你的时间流逝的越慢,所以当火车速度等于光速了(由于你坐着火车里,所以你的速度也等于光速),表面上看你似乎追上光了,但是请注意你“追上光”的这个行为,只有在地面为参考系才会看到,也就是只有“地面人”会看到你和光的确是同步在运动,你自己以“火车”为参考系,你看不到这个同步运动,你只会看到这束光依然是以速度C从你的火车窗前一晃而过。


这就神奇了,为什么相同的物理过程,地面人去看发现你和光是同步在走,而你自己在火车里去看光却发现光依然是在你旁边呼啸而过?答案很简单,因为时间具有相对性。当你速度等于光速,实际上以地面为参考系会发现车里的一切已经静止不动了,这里的静止不动是指整个火车里面时间已经不走了,如果车里有个手表,你会发现手表压根没走了,不仅仅手表没走,车里的人生理变化等一切的一切都不动了,但是由于你是坐着火车里面,火车本身有一个速度c,所以实际车里的一切事物其实还是在运动的,只不过车里的事物无法再产生额外的“空间移动”。整个车里的场景就像是一副“静态”的照片。


但是要注意,时间是相对的,刚刚的场景是以地面为参考系看到的时间,如果视角切换到火车,火车里的人一点都不觉得时间静止了,相反他觉得时间再正常不过了,并且也会发现旁边的这束光以速度c呼啸而过,这个世界的一切都是非常非常的正常。


这里假设车里的人计时0.000000001秒,假设他看到光跑了一定的距离X,(这里假设时间很短是因为光速度太快,光一爱发棋牌秒可以跑299792458米,时间弄短点至少可以确保车里的人看到光不至于一下子跑太远),车里的人如果用先进仪器记录“光跑的过程”会发现0.000000001秒内光跑了2.99792458米。


但是请注意这个0.000000001秒是以火车为参考系计时的,利用刚刚的时间膨胀公式,我们现在已知


△t'=0.000000001秒,v=c,带入可以算出△t等于无穷大。也就是说车里的人感觉时间只过了一点点,地面人已经经历了无穷大的时间了,这已经不能用沧海桑田来形容时间之长了。所以地面人是看不到“光从火车里面的人旁边呼啸而过”的场景的,但是火车里面的人却可以看到。


所以大家明白了吧,地面人为什么和火车里面的人看到了不一样的场景,其实大家看到的还是相同的场景,只不过地面人无法拥有无穷大的时间去看到“光从车里人旁边呼啸而过”而已,也就是说地面人表示“时间伤不起”我们等不了那么久。一个看似矛盾的结论,其实是因为大家经历的时间具有不同的状态而已,实际并不矛盾。


为什么我们无法追上光?因为当你速度等于c时,地面人可以看见你和光的确在一起走,但是你自己却发现光还是比你快,而且光比你快多少呢?不大不小就是c,光永远比你快金手指棋牌下载c这个速度,你永远追不上光。


我是《小彭来给您解惑》,大家如果喜欢我的文章可以关注我,如果对文章有异议可以留言评论。


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