收藏文章 楼主
阳光照射到地球需要8分钟,但光子本身却没感觉到有延时?
网友【奇了怪了】 2020-04-06 07:32:46 分享在【精美灌水版块】版块    1    4
网友分享在meiguo.com上的图片

“每个人都有自己的梦想,但我只想活到天亮,但我知道只剩了不到三个小时。” ——维克多·雨果

光子以光速传播,因此我们常说,太阳光到达地球需要8分钟,这是以我们的角度来说的。但是我们还知道当一个物体达到光速时,就会发生相对论效应,那么问题是:以光子的角度来看,它到达地球时,经历了多长时间?

网友分享在meiguo.com上的图片

如果你家附近的一个超市距离你家0.8公里,你走0.8公里需要花费8分钟,那么当你从自己家步行到超市的时候就需要8分钟,而超市的老板也会认为你走过来花费了8分钟,并且他和你一样都变老了8分钟。

如果我们按照牛顿的理论来说,也就是绝对的时空观,空间只是一个固定的框架,而时间对于任何事物都是一个绝对的量,那么对于宇宙来说,任何事物在任何地方的任何情况下,时间都会以相同的速度流逝。

但是,真实的宇宙如果符合牛顿的时空观的话,那么光速就不可能是一个常量。除非不管多远的距离,光速否是瞬时达到的。

网友分享在meiguo.com上的图片

为什么这样说呢?现在我们想一下,你静止不动,我距离你一光年远,你此刻打开手电筒照射我,如果我们的时间是一致的,具有同时性,那么我必须在和你相同的时间,看到你打开的手电筒。也就是说手电筒发射的光子必须瞬时到达我的眼睛。但是这是不可能的,光速是一个有限的值已经在二十世纪得到了证实,而且我们已经测量出了光速。我在一光年外看到的你,只能是你认为的过去。宇宙的同时性是相对的。

如果不同运动状态下的观察者时间是以同样的速度流逝的,那么光速就不是恒定的。这个怎么理解呢?其实也简单,现在想象一下,当你朝着一个方向奔跑,并打开手电筒,那么你跑的速度越快,光速就越快,光速就等于你的速度加上光本身的速度。这样才能满足不同惯性系下的观察者时间以相同的速度流逝。

为什么光速必须要满足迭加呢?

看下图,假设我们有一个光子钟,一个光子从下到上再次返回下,我们计为1秒。如果这个光子钟处在静止的状态,那么光子只会上下跳动,时间就会正常的流逝。

但是当这个光子钟运动起来的话,时间的流逝会发生怎样的变化?

网友分享在meiguo.com上的图片

上图可以很明显的看到,当光子钟运动起来以后,光子经历的路程就会变长,如果光速不变的话,那么我们看到的时间流逝速度就会变慢。如果想要时间还是以刚才的速度流逝的话,光速就必须加快。也就是说,光速会随着物体的运动速度的加快而变快。

如果真的是这样的话,就会发生一件更加神奇的事情。如果一个物体以非常高的速度移动,它朝运动相反的方向发射光子,物体移动的速度就会将光速抵消,如果速度足够快,甚至会让光子静止,停留在空中然后缓慢的落下被物体吸收。这是多么神奇的一个现象!

不过,事实证明,这种想法是错误的。我们不论做什么,都不会改变真空中的光速。

网友分享在meiguo.com上的图片

1905年,爱因斯坦提出了狭义相对论,为人类重塑了时空感,当时没有发现以太存在的迈克尔逊-莫雷实验,以及神奇的尺度收缩和时间膨胀效应,最根本的原因是光速时一个宇宙常数。

网友分享在meiguo.com上的图片

相对论的影响虽然在现实生活中很小,但是总是在起那么一点点作用。也就是说,你花了8分钟走到了超市,如果你和店主的表十分的精确,并且在你离开家门之前时完全同步的,那么当你走到超市的时候,店主的手表会快不到2纳秒!(一秒的十亿分之一)

其实时间膨胀效应可以这样理解,我们知道,事物不仅仅是在空间中移动,而且也不只是在时间中移动,时间和空间现在是一个统一的整体,不能单独去谈论任何一个。

网友分享在meiguo.com上的图片

其实任何的事物都一直在时空中运动,在时间中运动的速度和空间中运动的速度之间有一种特殊的关系,当一个物体在空间中没有移动的话,那么它就在时间中以正常的速度移动(也就是感受到正常的时间流逝),当一个事物在空间中移动时,那么你在时间中移动的速度就会往空间中产生一个分量,导致在时间中的移动速度变慢(也就是时间流逝速度变慢)。

网友分享在meiguo.com上的图片

如果你快速穿过空间,那么你在时间中移动的速度就是变慢。这就是为什么当你走到超市的时候你的手表慢了2纳秒。你穿越空间的速度比店主快,所以你在时间的中的运动速度就慢了一些。如果你在空间中运动的更快,那么你在时间中就走的越慢,当你以光速移动的时候,如果你以99.9999999%的光速去超市,不管这个超市离你有多远,你的时间会比店主慢22000倍。

网友分享在meiguo.com上的图片

掌握以上的知识,现在我们来说下光子本身。光子可不是以接近光速的速度移动,而是就以光速穿过空间。当一个物体能以光速穿过空间,这就说明:

它绝对没有质量,如果有,那么这个物体就携带了无穷的能量。无穷的能量这是个我们人类无法想象的概念。

这个物体不会体验到任何太空旅行的过程,因为长度收缩效应会把所有的距离都压缩到一个点上。

这个物体也不会经历任何的时间流逝,因为你在空间中达到光速,那么你在时间中的移动速度就是零。

网友分享在meiguo.com上的图片

对于地球上的人们来说,太阳光确实是8分钟前发出的,8分钟后达到我们的眼睛。假如我们能观察光子在这段旅程中的运动,我们就会发现它总是光速。但是假如我们在这个光子上能够按一个时钟,那么光子的时间在我们看来就是静止的。对我们来说光子需要8分钟达到地球,但是对于光子来说,它并不会经历时间。而是会瞬间达到。

因此,对于光子来说,谈论时间是没有意义的。它去什么地方在它看来都不会经历时间。都是瞬间达到。

当我们观察宇宙中遥远的星系时,这一点有位奇怪。

网友分享在meiguo.com上的图片

遥远的星系,对于我们银河系的观察者来说,它们发出的光至少需要数十亿年的时间才能被我们接受到。在这数十亿年的时间里,宇宙空间在膨胀,光子能量下降发生红移。但是对于光子来说,并没有经历这段神奇的旅程,在它们看来,它们只经历了被发射,然后瞬间被吸收。在没有时间的情况下,经历了它们在遥远距离上的全部旅程。

根据我们目前所知,就光子本身来说,它并不会以任何方式衰变,也就是它不会老去,不会感受到时间的存在。它去哪里在它看来就是眼前,瞬间即达。

撰文:头条号 @量子科学论

meiguo.com 发布人签名/座右铭这真是…… 世界之大,无奇不有啊!
大家都在看
楼主新近贴
回复/评论列表
默认   热门   正序   倒序
meiguo.com 创始人

emotion

4   2020-04-06 07:32:46  回复

回复/评论:阳光照射到地球需要8分钟,但光子本身却没感觉到有延时?

暂无用户组 升级
退出
等级:0级
美果:
美过
精华推荐
  1. 美国政府即将全面解除对华限制?
  2. 为何大火一直“不放过”洛杉矶?
  3. “TikTok难民”如何玩转中国社交网络?一夜间“小红书”刷屏全美
  4. 中美关系的新篇章?中国的人民日报开始征集“中美友好合作故事”
  5. 以色列和哈马斯终于同意停火
  6. 罪犯也能当总统?美国的底线呢?
  7. 态度“回归自然”了?川普胜选后首次接受电视访谈
  8. 警告川普和马斯克的?美军特种兵策划了Cybertruck爆炸案
  9. 川普总统在接任首日或将推上百项行政命令
  10. 首次入境美国在旧金山机场遭遇了小黑屋
  11. “CEO杀手”或面临死刑?超级明星律师为其辩护,好莱坞的专题纪录片即将开机拍摄!
  12. 美军再次增建两艘新航母
  13. 最后期限了,TikTok将会卖给谁?伊隆·马斯克?
  14. 免签力量!外籍人士“中国游”持续火热
  15. 针对TikTok,联邦法院坚持“不卖就禁”!扎克伯格或将成为最大赢家
  16. 川普总统公开表示美中联手可以解决世界上所有问题,当日还会见了TikTok首席执行官!
  17. 在美国买房的省税攻略“十个妙招”
  18. 针对纽约州指控,他提出无罪抗辩!
  19. 十年了,马航MH370的新一轮探寻工作开启?
  20. 中国企业在2025 CES“疯狂圈粉儿”
  21. 拿英伟达“开刀”,是中国GPU自主化的一步险棋!
  22. “赴美生子”这次真完了,川普政府即将终结“最容易移民方法”
  23. 川普总统公开称赞中方领导人,认可中美可以友好相处!
  24. 美国最高法院“无视了”川普的延期请求?TikTok在下周关闭了!
  25. 绝非泛泛之辈!枪杀了美国医保巨头公司高管的嫌疑人落网
  26. 重大胜利🤑川普总统“又赢了一把”
  27. 川普总统“喜获”年度人物封面,商界CEO们开始“跪舔”!
  28. 阔别四年,回国大谈AI的马云可以再次盘活阿里吗?
  29. 移民故事:在北美生活十年后的“回头路”
  30. 全美最昂贵房产分布的邮政编码榜单出炉
  31. 周受资 ~ 真正强大的CEO
  32. 美国人视角解读的最新中国出口管制:中国开创先例,禁止他国向美国出售商品!
  33. 怪自己心善帮错人!美国华人在Costco购物后,被警察抄家!
  34. 在中国工作生活多年的前世界500强CEO被提名为美国驻华大使
  35. 胃癌发病率和筷子🥢有关系?
  36. 金牌讲师在洛杉矶的生存之道

美国动态 · 美果转盘 · 美果商店

Your IP: 3.137.190.176, 2025-01-24 14:36:01

Processed in 0.62337 second(s)

头像

用户名:

粉丝数:

签名:

资料 关注 好友 消息
已有0次打赏
(4) 分享
分享
取消