所以我们可以说 , 太阳和我们之间的距离大约是8光分左右 。 有了这样的衡量单位 , 那些原先的“天文数字”也变得可以理解了 , 比如距离太阳系最近的恒星比邻星的距离是4.22光年 , 而整个银河系的直径大约是10万光年 。
光速和时间的联系?
我们在平时的生活中就能够发现 , 速度越快 , 看到的景色也是不一样的 , 因为我们的视觉有一定的局限性 , 如果光信号传输得太快的话 , 那么我们的视线就会变得模糊 。 于是有人好奇 , 如果我们能够以每秒30万公里的速度进行光速飞行 , 那么我们能够看到的景色将会是什么样子的?
这个问题可不像我们的视觉信号那么简单 , 首先需要了解的是著名物理学家爱因斯坦的一系列理论 。 相对论是爱因斯坦最重要的理论之一 , 其中又分为广义相对论和狭义相对论 , 狭义相对论就阐述了速度的问题 。
根据爱因斯坦的理论 , 这个宇宙中除了光本身之外 , 其他的物质都没有办法达到光速 。 因为凡是静止质量不为零的物质都不能够达到光速 , 但是除了光子之外 , 其他的一切物质都是具有静止质量的 。 而若是达到了光速 , 时间将不复存在 。
这个结论或许会让很多人觉得意外 , 但是我们从时间的本质上来看 , 它是物质变化的过程的一种定义 , 而物质的速度越快 , 它所经历的时间也就越慢 。 因为光速本身就是宇宙中最快的速度 , 所以如果我们从光的角度来看 , 那么时间就完全是静止的 。
也就是说 , 尽管人类使用“光年”这样的单位来测量距离 , 但是在光本身看来 , 自己并没有经历一年的时间 , 甚至连一瞬间都没有经历 , 因为在这个速度下并不存在任何的时间概念 。
既然如此 , 如果我们坐在一艘光速行进的飞船上 , 能够看到的外部景色又是什么样子 , 难道一直是“静止不动”的吗?其实并非如此 , 科学家们已经对这个情况进行了一系列的模拟 。
我们在光速下会看到什么?
提到这个问题我们就不得不提到相对论中的另一个内容 , 那就是尺缩效应 , 也叫长度收缩效应 。 简单来说 , 就是我们能够测量一根静止杆子的长度 , 但是如果这根杆子处在高速的运动中 , 那么就无法使用平常的测量方法了 , 需要先记下杆子两端的空间坐标才行 。
当一个物体运动得越快的时候 , 它表现出来的长度也就越短 , 所以我们所在的空间本身也不是绝对的 , 而是相对的 。 因此 , 达到了宇宙最快的速度——光速之后 , 我们看到的一切都将缩成最短 , 也就是处在一个“点”上 。
因为时间是静止的 , 那么理论上如果我们坐在光速行进的飞船中 , 人将不会变老 。 我们飞向宇宙的另一端 , 不管多么长的距离对我们来说都只是一瞬间 , 但是这也带来了一个严重的问题 , 那就是处在地球上的其他人类并不会受到这个影响 。
就像中国古人想象的那样 , “天上一天 , 地下一年” , 从理论上来看 , 等到我们结束数百光年的飞行回到地球之后 , 我们的世界已经过去了数百年 , 可以说是沧海桑田了 。 因此 , 要想利用光速飞船进行对宇宙深处的一系列探索 , 显然是很难办到的 。
人类的星际旅行
当然 , 光速飞船本身也只是一个理论概念 , 因为我们制造的物质只能够无限去接近光速而不能够真正到达光速 。 不过即使是这样 , 飞船内的时间也会和我们在地球上度过的时间产生一定的差别 , 人类在未来如果想要探索宇宙更加深远的地方 , 那么就必须要解决这个问题才行 。
于是有一些研究者提出 , 我们其实可以换一种思路 , 并不从绝对速度下手 , 而是看看我们的星际旅行究竟需要达到什么目的?我们当然不是只想要追求速度 , 而是想要去到宇宙更远的地方 , 所以本质上是一个“空间”的问题 。
既然如此 , 我们为什么不能够直接实现空间的跨越呢?所谓“虫洞”理论正是如此 , 而人类在未来也许可以制造“人工虫洞” , 在瞬间实现从一个空间跨越到另一个空间的行为 。
其实 , 人们现在已经在研制“曲速引擎” , 它的燃料和我们想象的都不一样 , 是“反物质” 。 利用反物质 , 我们能够突破现有物质的极限 , 将空间“折叠”起来 , 完成瞬间的穿梭 。 尽管这个方法听起来比光速引擎更加“玄幻” , 但是却是更有可能在未来真正出现的 。 如果我们拥有了曲速引擎 , 那么也就不用担心时间差的问题了 , 因为在地球上的人类看来 , 那也是“一瞬间” 。
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