如果你以光速离开地球一分钟然后返回,还能见到你的家人吗?


如果你以光速离开地球一分钟然后返回,还能见到你的家人吗?


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如果你以光速离开地球一分钟然后返回,还能见到你的家人吗?


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如果你以光速离开地球一分钟然后返回,还能见到你的家人吗?


一分钟 , 在我们眼里很短 , 甚至不值得一提 , 很快就过去了 。 但是如果速度达到亚光速甚至光速 , 时间就会变得非常诡异 。 当你的速度无限接近光速(光速飞行不现实 , 这里假设无限接近光速) , 不要说一分钟 , 哪怕是一秒钟 , 结果将会变得完全不同 。

那么 , 如果你乘坐一艘亚光速飞船离开地球一分钟 , 返回地球之后还能见到你的家人吗?
答案取决于你有多么接近光速 , 如果能无限接近光速 , 不要说见到你的家人了 , 你甚至没有机会再回到地球 , 甚至宇宙本身都已经毁灭了 。
估计不少人肯定会纳闷:不就是一分钟60秒吗?后果有这么可怕吗?
但事实却是如此 , 最关键的地方就在于“光速”两字 , 因为爱因斯坦的狭义相对论告诉我们 , 速度越快 , 时间流逝速度就相对越慢 , 所以如果你的速度无限接近光速 , 意味着你的时间相对于外面的世界趋于停止 。
【如果你以光速离开地球一分钟然后返回,还能见到你的家人吗?】为何会这样?
一切都基于狭义相对论的两个重要前提:光速不变原理和相对性原理 。
相对性原理比较好理解 , 一切物理定律在惯性系中都是等价的 。 还有一个是光速不变原理 , 这个原理比较有悖于我们的日常认知 。

光速不变原理 , 讲的是“光速在所有参照系中保持不变” 。 说白了 , 光速是绝对的 , 不需要任何参照系 。 或者说光速与任何其他速度叠加之后仍然是光速 。
我们上学时都学过速度叠加 , 用公式表达就是V=V1+V2 。 举个例子 , 你我两人以5米每秒的速度反方向奔跑 , 我们的相对速度就是10米每秒 , 这很好理解 , 也很符合我们的日常认知 。
但光速并不具备这样的特性 。 假设你是光 , 你的速度为光出C , 我仍然以每秒5米的速度反方向奔跑 , 我们的相对速度是多少呢?
答案并不是光速+5米每秒 , 而仍旧是光速 。
光速的这种绝对性也能用麦克斯韦方程组推导出来 , 下面就是光速的计算公式:

公式中可以看出 , 光速的计算并不需要任何参照系 , 是绝对的 。 这完全违背的我们的传统认知 , 因为在我们眼里 , 速度必须有参照系才有意义 。
但光速就是这么任性 , 无论外部如何变化 , 光速就是保持不变 。
既然在任何参照系中观察到的光速都是一样的 , 这意味着肯定有某种东西不一样(发生变化) , 这样才能保证光速的绝对性 。
而这种东西就是时间(还有空间 , 时间空间是一体的) 。 时空的相对性才能保证在任何参照系下的光速都保持不变 , 这就是爱因斯坦相对论中的时间膨胀 , 具体公式如下:

从公式中可以看出 , 当速度V越是接近光速 , 两个时间的比值就越大 , 最终趋于无穷大 。

而无穷大意味着你乘坐飞船过去了一分钟 , 地球上的时间可能过去了几年 , 几十年 , 甚至更长时间 , 你很有可能再也见不到你家人了 。

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