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看到这个题目你可能有点懵 , 有点绕口令的感觉 。
简单讲 , 在我们眼里 , 光飞行一年的距离的确是一光年 , 但对于光本身来讲 , 光飞行一光年的确不需要一年时间 , 严格来讲不需要任何时间 , 瞬间就可以飞行一光年的距离 。
两者并不矛盾 , 只是参照系的选择不同造成的不同结果 。
由于光始终以光速飞行 , 所以 , 不要说一光年了 , 哪怕再遥远的距离 , 比如说宇宙的边缘(930亿光年远) , 光也会瞬间到达 , 不需要任何时间 。
根据爱因斯坦的狭义相对论 , 当一个物体以亚光速飞行时 , 会出现明显的时间膨胀效应(钟慢效应)和尺缩效应 。
速度越快 , 时间流逝的速度将越慢 , 当物体的速度达到光速(这时候的物体其实就变成光了) , 时间就静止了 , 或者说没有了时间的概念 。
不过具有静质量的物体的速度是不可能达到光速的 , 相对论中的质增公式已经表明了这点 , 速度越快 , 物体的质量就越大 , 当无限接近光速时 , 物体的质量就无穷大 , 所以不可能达到光速 。
时间膨胀效应和尺缩效应公式如下:
以上公式都是基于两个假设推导出来的:光速不变原理和相对性原理 , 其中光速不变原理更具颠覆性 , 讲的是光速的绝对性 , 光速与其他任何速度叠加之后仍旧是光速 , 光速不需要任何参照系 , 或者说在任何参照系下光的速度保持光速不变 。
在狭义相对论的理论体系下 , 时间和空间不再是绝对的 , 而是相对的 , 具有弹性 。 同时时间和空间是有机的整体 , 任何把时间和空间分割开来的行为都没有意义 。
所以 , 本质上来讲 , 时间膨胀效应和尺缩效应是同等概念 , 两者是同时发生的 。
由于时间膨胀(时间变慢) , 飞行同等距离所用的时间自然会更少 , 表现出来的也是尺缩效应 。 当你以亚光速飞行 , 在我们(地球人)眼里一光年的距离 , 瞬间就会变短 , 具体变短多少取决于你接近光速的程度 。
举个例子 , 你乘坐一艘飞船从地球出发飞往4.3光年外的比邻星 , 假设飞船的速度可以瞬间达到亚光速 , 在达到亚光速的瞬间 , 4.3光年的距离在你眼里不再是4.3光年 , 而会比4.3光年要小 。 因为亚光速飞行的飞船会出现明显的尺缩效应 。
【光飞行一年的距离是一光年,但光飞行一光年真的不需要一年!】而光的尺缩效应会达到最大 , 因为光始终以光速飞行 , 不管多远的距离 , 在光的眼里(假设光有意识)都是近在咫尺 。
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