其次 , 宇宙并非一成不变 , 宇宙一直在膨胀 , 并且离我们越远的星系远离我们的速度越快 , 我们所看见的宇宙都是过去的记忆 。 宇宙一直膨胀 , 虽然对光的传播速度影响有限 , 但须知九层之台 , 起于累土 , 积少成多还是对光的行走速度有所拖累 。 因此 , 在我们看来光走一年的时间是不够的 。 但这是从人类角度来看的 , 就飞驰在宇宙中的光而言 , 走完一光年的距离不过是一瞬间的事 。 为什么这么说呢?这就要说到爱因斯坦的相对论了 。
Tips:陨石也称“陨星” , 是地球以外脱离原有运行轨道的宇宙流星或尘碎块飞快散落到地球或其它行星表面的未燃尽的石质、铁质或是石铁混合的物质 。
在爱因斯坦的相对论中 , 时间与空间是不可分割的整体 , 一起组成了时空这个维度 , 使我们的空间变成四维空间 。 既然时空是不可分割的整体 , 那么物体的运动速度变得越来越快的时候 , 它周围的时间就会变得越来越慢 。 这叫做钟慢效应 , 也称之为时间膨胀 , 是物理学中的现象 。
Tips:宇宙Universe , 在物理意义上被定义为所有的空间和时间(统称为时空)及其内涵 , 宇宙还包括影响物质和能量的物理定律 , 如守恒定律、经典力学、相对论等 。
为了验证钟慢效应 , 科学家们做了无数的实验 。 他们把两个铯原子钟分别放在两架向西和向东的客机上 , 和美国海军天文台的时钟对比 。 最后发现这两个时钟都比天文台的钟慢 , 证实速度越快 , 时间走得越慢 。 因此当光以光速(真空中的最高速度)前进时 , 时间就像静止了一样 , 因此飞行一光年 , 对于光来说就是一瞬间的事 。
但事实上宇宙中并不存在以光速运动的物体 , 因为在运动过程中物体的质量会随着速度的增加而增加 , 当物体的速度到达光速时 , 本身的质量将达到无穷大 。 而宇宙中并不存在无穷大的能量 , 退一步说 , 即使有也不可能用在一个物体身上 。 因此 , 任何质量为0的物体 , 其速度是无法达到光速的 。 而光量子 , 作为光的最基本单位 , 从出生起就在以光速运动 , 所谓的速度与质量的限制也就不存在了 。
Tips:钟慢效应是指时间膨胀 , 时间膨胀是一种物理现象:两个完全相同的时钟之中 , 拿着甲钟的人会发现乙钟比自己的走得慢 。
相对论告诉我们 , 时间的流逝在不同参考系中是不一样的 。 比如说一对孪生兄弟 , 哥哥在宇宙飞船中执行任务 , 弟弟还留在地球上 , 当宇航员飞行一年回来之后 , 发现地球已经过了好几年 , 弟弟也老了很多 。 这就是因为太空与地球时间流速的不同 。 飞行速度越快 , 时间流逝得越慢 。 因此 , 生活在宇宙空间站的人们要将时间调整为地球时间 。
Tips:光速Lightspeed , 是指光波或电磁波在真空或介质中的传播速度 。 真空中的光速是目前所发现的自然界物体运动的最大速度 。
由于时间的相对性 , 所以一光年的距离对于光就只是一瞬间 , 只不过人类为了好计算 , 从我们的角度人为的将其规定为光走一光年需要1年的时间 。 不过由于光具有波粒二象性 , 所以光具有波的性质 , 在不同介质中传播速度不同 , 在水中的速度比真空中要慢 , 因此走一光年要花更长的时间 。
Tips:宇宙空间站space station , 又称太空站、航天站 。 是一种在近地轨道长时间运行、可供多名航天员巡访、长期工作和活的载人航天器 。
既然存在时间的相对性 , 那科幻小说中的星际穿梭就成为不可能了吗?以目前来看确实不可能 。 因为存在光速质量无限大和时间不同步问题 。 即使当我们的飞船克服了光速问题 , 但是当我们飞行一周之后 , 回来就可能发现星球已经毁灭或者正在步入衰竭期 。 因此就目前而言 , 这还只能停留在小说幻想层面 。
Tips:波粒二象性wave-particle duality , 指的是所有的粒子或量子不仅可以部分地以粒子的术语来描述 , 也可以部分地用波的术语来描述 。
和光年一样的宇宙单位有哪些?
天文单位 , 指的是地球到太阳的平均距离 , 缩写符号是AU , 1AU等于149597870.7公里 。 2012年在第28届国际天文学大会上正式使用 。 光秒 , 一个从光速不变理论延伸出的天文单位 , 一光秒等于299792458米 。 秒差距 , 用于测量太阳系以外的天体之间的长度 , 同在28届大会上确立 , 其数值为3.08567758149137×1016米 。
推荐阅读
- 天生我才必有用
- 除了人类之外,还有哪些动物进入过太空?
- 基因编辑技术对抗潜伏的艾滋病病毒
- 底线!“基因编辑狂人”贺建奎出狱:曾因“非法行医”获刑3年!
- 旅行者2号在离开太阳系时遇到一堵巨大“火墙”,怎么形成的?
- 客观的创造,主观的维持
- 物理学上的四大神兽,除了薛定谔的猫,你知道剩下的是什么吗?
- 免疫组化原理及流程介绍
- 陈根:普通冠状病毒,能产生新冠病毒的抗体吗?