太陽與地球之間的平均距離為1.5億公里,光速每秒30萬公里,這樣計(jì)算下來,太陽光從太陽到地球大約需要8分鐘。
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本來這并沒有,就是簡單的數(shù)學(xué)計(jì)算,距離除以速度。但是,這種方式計(jì)算出來的時(shí)間,是以人類的角度來計(jì)算的。也就是說在人類看來,太陽光到達(dá)地球需要8分鐘。
但是,如果太陽光有意思,它肯定有話要說了:我自己飛到地球,干嘛要看你們?nèi)祟惖哪樕课易约弘y道不知道用了多長時(shí)間嗎?
不過說到時(shí)間,太陽光就會(huì)一臉懵逼:等等,什么是時(shí)間?
聽到太陽光問這樣的問題,很多人可能也會(huì)跟著一臉懵逼:什么?你連時(shí)間是什么都不知道?
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你沒看錯(cuò),光確實(shí)不知道時(shí)間到底是什么,因?yàn)樵诠獾难劾铮揪筒淮嬖跁r(shí)間這個(gè)概念。
到這里,可能你越看越糊涂了:時(shí)間不是無處不在嗎?怎么到了光那里就不存在了呢?
且聽我慢慢分析。先來個(gè)思想實(shí)驗(yàn)。
假設(shè)你工作地點(diǎn)距離你家10公里,你開車過去需要20分鐘,當(dāng)然這里的“20分鐘”是你的計(jì)時(shí)。
可能你會(huì)問:為什么特意強(qiáng)調(diào)是“我的計(jì)時(shí)”呢?難道別人的計(jì)時(shí)就不是20分鐘了嗎?
的確,在外人看來,你到工作地點(diǎn)也需要20分鐘。
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其實(shí)這就是牛頓力學(xué)體系的基礎(chǔ):絕對(duì)時(shí)空觀,強(qiáng)調(diào)時(shí)間和空間是絕對(duì)的,兩者是孤立存在的,對(duì)于任何人來講,時(shí)間和空間都是一個(gè)絕對(duì)不變的量,時(shí)間都會(huì)以絕對(duì)不變的速度流逝。
如果時(shí)空真的是絕對(duì)的,那么光速就不可能是一個(gè)常數(shù),相對(duì)論的基本前提之一“光速不變?cè)怼本筒淮嬖诹耍簿筒豢赡苡邢鄬?duì)論了。
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愛因斯坦在以“光速不變?cè)怼焙汀跋鄬?duì)性原理”為基礎(chǔ)提出相對(duì)論后,徹底打破了牛頓的絕對(duì)時(shí)空觀,提出了相對(duì)時(shí)空觀,認(rèn)為時(shí)間和空間都是相對(duì)的,兩者是有機(jī)的整體不可分割,速度會(huì)影響時(shí)間和空間。
光速不變?cè)恚馕吨馑俚慕^對(duì)性,不管一個(gè)物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)如何變化,觀察到的光速都保持不變。比如說,哪怕你以無限接近光速的速度追趕一束光,在你眼里,這束光的速度仍舊是光速。
說白了,光速與任何速度疊加之后仍舊是光速。
也就是說,哪怕我靜止不動(dòng),你以0.99倍光速飛行追趕一束光,我和你看到這束光的速度也是相同的,都是光速。
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你可能會(huì)很不服氣:我已經(jīng)跑這么快了,努力追趕那束光,你靜止不動(dòng),結(jié)果我們兩人與那束光的相對(duì)速度竟然都是光速,合著我白跑那么快了!這不公平,我抗議!
我只能說:抗議無效!光速就是那么霸道。
但也就是因?yàn)楣馑倬褪悄敲窗缘溃瑸榱擞习缘赖墓馑伲愫臀业臅r(shí)間和空間就不能完全一樣,否則你我眼里的光速不可能是一樣的!
光速的例子可能不太好理解,用低速世界打比方就更好理解了。
比如說,一輛火車以時(shí)速100公里的速度行駛(相對(duì)地面),我靜止在地面上,你在地面上以時(shí)速20公里的速度與火車同向奔跑,你和我看到的火車速度竟然是相同的,都是時(shí)速100公里。
這意味著什么?
既然你我在不同的速度下觀察到相同的火車速度,那么你和我的時(shí)間空間肯定不一致,只有這樣,才有可能看到相同的火車速度。如果我們的時(shí)間空間都絕對(duì)一致,看到的火車速度肯定不一樣,因?yàn)槲覀儍扇说乃俣炔灰粯印?/p>
看起來有點(diǎn)繞嘴,但其實(shí)并不難理解,仔細(xì)品品就明白了。
我們現(xiàn)實(shí)中看到的火車速度肯定是不一樣的,這里只是借助低速世界來通俗間接理解光速不變?cè)怼?/p>
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當(dāng)然,我們也可以借助光速不變?cè)恚脭?shù)學(xué)手段更嚴(yán)謹(jǐn)?shù)赜?jì)算出時(shí)間膨脹公式和尺縮效應(yīng)公式,過程并不復(fù)雜,這里就不再詳述了。
時(shí)間膨脹效應(yīng)和尺縮效應(yīng)是同時(shí)出現(xiàn)的,兩者其實(shí)是等價(jià)的,因?yàn)闀r(shí)間和空間是一體的,兩者不能分割。
同時(shí),任何事物不僅在空間維度移動(dòng),也同時(shí)在時(shí)間維度移動(dòng),我們平時(shí)所講的速度都是指三維空間的速度,而不是四維時(shí)空的速度,其實(shí)兩者有本質(zhì)區(qū)別。
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宇宙萬物都在四維時(shí)空中運(yùn)動(dòng),在空間的速度與在時(shí)間維度的速度有某種特殊關(guān)系。當(dāng)一個(gè)物體在空間維度速度為零,也就是平時(shí)我們所講的靜止不動(dòng),那么該物體在時(shí)間維度就會(huì)以光速運(yùn)動(dòng),時(shí)間維度的速度是最快的。
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而如果一個(gè)物體在空間維度有速度,這個(gè)速度其實(shí)就相當(dāng)于時(shí)間維度的速度產(chǎn)生了一個(gè)分量,結(jié)果就會(huì)導(dǎo)致時(shí)間維度的速度變慢。
說白了,時(shí)間和空間維度的速度會(huì)完美“協(xié)調(diào)”,就像兩個(gè)物理矢量那樣,最終合成的速度保證是光速!
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空間的速度(也就是我們平時(shí)所講的速度)越高,時(shí)間維度的速度就越低,意味著時(shí)間越慢。反之,速度越低,時(shí)間維度的流逝速度就越快。當(dāng)速度最低時(shí),也就是平時(shí)我們所講的靜止不動(dòng),時(shí)間流逝得最快,也就是光速。
言外之意,宇宙萬物其實(shí)時(shí)刻都在以光速飛行!注意,這里的“光速”指的是四維時(shí)空的速度,而不是三維空間里的速度。
按照狹義相對(duì)論中的時(shí)間膨脹效應(yīng),當(dāng)一個(gè)物體的速度無限接近光速時(shí),時(shí)間就會(huì)趨于停止,如果速度達(dá)到了光速,時(shí)間就靜止了!
當(dāng)然,所謂的“達(dá)到光速,時(shí)間靜止”這種說法其實(shí)是不嚴(yán)謹(jǐn)?shù)模驗(yàn)楣馑亠w行的物體,比如說光,已經(jīng)不能用狹義相對(duì)論去解釋了,狹義相對(duì)論只能解釋低于光速的物體的運(yùn)行規(guī)律,一旦達(dá)到光速就不歸相對(duì)論管了。
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所謂的“達(dá)到光速,時(shí)間靜止”只是通俗的說法,我們當(dāng)然可以這么簡單理解。但更嚴(yán)謹(jǐn)?shù)恼f法是“達(dá)到光速,就不存在時(shí)間了”!
這也是為什么一開始我會(huì)說“在光的眼里,根本就不存在時(shí)間概念”。你向光去解釋時(shí)間,就如同向人類解釋一種不存在的顏色一樣,沒有意義!
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光的眼里由于不存在時(shí)間概念,當(dāng)然意味著光無論飛行多遠(yuǎn)的距離,都不需要時(shí)間,或者通俗來講“都只需要一瞬間”,哪怕是宇宙的邊緣,光也可以瞬間到達(dá)!
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