深层解读:速度超越光速就能回到过去?



深层解读:速度超越光速就能回到过去?

文章图片

深层解读:速度超越光速就能回到过去?

文章图片

深层解读:速度超越光速就能回到过去?

文章图片

深层解读:速度超越光速就能回到过去?

文章图片

速度超过光速 , 时间将会倒流(回到过去) 。 这个说法里 , 需要注意两个要素 , 第一个是“超过” , 第二个是“光速” 。 因此问题的重点在于:为什么速度一定要“超过”光速 , 以及 , 为什么要超过的速度是“光速”?
【深层解读:速度超越光速就能回到过去?】
我们知道 , 速度=距离/时长 。 “距离”是对空间的度量 , “时长”是时间中的一段 , 因此速度的公式也可以被替换作:速度=空间/时间 。 也就是说:速度是一个与“空间”和“时间”都直接相关的量 , 它的变化会影响到空间和时间 。
另外 , “速度”是一个“相对量”(relative) , 而非一个“绝对量”(absolute) 。 通俗地说 , 一个物体的速度 , 只有在与其它物体的速度“相对”时 , 才有意义 。 举个例子 , 我们平时说 , 一辆车的速度是20公里 , 其实指的是这辆车相对于一个静止的物体(路面)的速度是20公里 。 在承认车速相对于路面的速度为20公里的同时 , 我们默认了路面的速度为0 。 而且 , 也只有在把路面视为“不动”的情况下 , 我们才可以放心地称 , 车的速度是20公里;如果车是在航空母舰上行驶 , 同时 , 航母也在航行 , 那么相对于静止的水面 , 车速可能就不是原来的20公里了 。
由于速度是相对的 , 所以它是可以变化的 。 举个例子:两军交战 。 我军士兵向远处的敌军士兵投掷了一枚手雷 , 敌军士兵见状 , 拼命地向后逃跑;假设手雷的飞行速度是5米/秒 , 而且在空中一直保持着这个速度 , 敌军士兵向后逃跑的速度是4米/秒 。 现在 , 手雷接近敌军士兵的速度变成了:5-4=1米/秒 。 我们发现 , 在敌军士兵看来 , 手雷飞向他的速度 , 由于自己的运动而减小了 。 如果有敌人向手雷迎面跑去 , 那么手雷接近他的速度就是手雷的速度与敌人的速度的和 , 9米/每秒;我们在日常生活中所见的一切速度都像这样 , 是可加可减 , 可以相对而变化的 。
怪异的是 , 光速却不是这样 。
光速总是一定的 , 从来不会改变 。 当人跑向一个物体时 , 该物体接近人的速度就会比人不动时要快 。 但是 , 光接近你的速度却永远是一定的 , 不管你是向着光跑 , 还是背着光跑 。 这一点可以用一个实验来证明:一辆开着大灯的车停在路上 , 前方的光速检测设备测定灯光的光速为:299792458米/秒 。 这时 , 车开始以20米/秒的速度向前开 。 我们凭直觉来想 , 光速肯定会变为:299792458+20=299792478米/秒 , 因为大灯是在移动的车上发光的 , 车速必将给光速一个额外的“推动” 。 然而真实情况却不是这样 。 无论车以多快的速度移动 , 光速一直都保持着299792458米/秒 , 永恒不变 。
* 光速是精准的299792458米/秒 , 不是近似值 。 这是因为国际上把“米”的含义定义为了:光在1/299792458秒内于真空中行进的距离 。 因此“米”和“光速”是“互证”的 , 以消灭计算误差 。
由于“光速不变”的这个独特性质 , 物理学上将“光速”视为一个“普适常量”(universal constant) 。 光的速度不会因任何物体的相对运动而改变 。 通俗地讲 , 光的速度对于任何人来说都是一样的 。
问题就出在这里 。
需要清楚的是 , “速度”的本质是一个物体在单位“时间”内于“空间”中的位移 。 爱因斯坦对此提出了一个惊人的理论:要保持光速不变 , 一个物体在运动(拥有速度)时 , 它的空间和时间就不可能保持不变 , 必须相对地做出调整 。 这意味着什么呢?
在日常生活中 , 我们见到的速度都很慢 , 离光速还差得远 , 所以我们几乎发现不了“光速不变”对空间和时间所带来的影响 。 但是不妨想象 , 如果汽车能够以接近光速的速度移动 , 情况将变得十分明显:作为一个站在路边的人 , 你将看到车的长度沿着它运动的方向缩短了 , 而且车内的时间流动变得很慢 。 路边的人如果能听到车里人的手表的滴答声 , 这种声音应该相当慢;如果你坐在车里的话 , 将不会感觉到你的时间有任何变化 , 手表很正常 , 但是当你望向窗外 , 会发现路边的楼房等景物正在不断地向汽车运动的反方向扭曲 , 天空则会朝视线的消失点收缩;对以任何速度运动的任何人来说 , 时间和空间的这种相对调整维持了光速的绝对一定 。

推荐阅读