我们都知道,光速是宇宙中的速度极限,任何物体和信息的传播速度都不可能超过光速,那么宇宙为何有光速限制?不限制不行吗?如果物体和信息的传播速度超过光速会发生什么?
简单讲,光速极限是四维时空的内在秉性。宇宙有光速限制,光速与时间密不可分,超过光速后会发生什么,速度可以让时间变慢,甚至让时间暂停(达到光速时间暂定)。如果超过光速,意味着时间倒流。
如何理解上面的事实?我们需要明白一点。
时间和空间(简称时空)是相对的,并不是绝对的,也就是说,即使是地球上的你我(即使我们两人面对面),感受到的时空流逝速度都是不一样的。影响时间的并不仅仅是速度,还有引力(这篇文章只讨论速度对时间的影响,引力的影响以后再讨论)。
超光速以后就和飞机超过音速相类似,会出现光激波,现在这个实验已经在晶体里面用激光做出来了。这项研究是一项对物理发展作用很大的探索研究。早在七十年代中科院 数学所长秦元勋就提出超光速时洛伦兹变换要变号, 要把(1-。
按照爱因斯坦狭义相对论中时间膨胀的诠释,如果你以无限接近光速的速度飞行,你可以瞬间到达任何遥远的距离,你只需要几秒钟甚至更短的时间到达成千上万光年之外的地方(取决于你到底有多么接近光速)
当你的速度超越光速之后,周围的一切就不会是静止状态了,而是会动起来,而且这种动是超乎我们想象的。这个时候,你的前方会出现一个时光隧道,你会发现手表航的指针在逆时针旋转,没错,就是时光在倒流。虽然这种接近光速或。
也就是说,你的几秒钟就相当于我的一年!
之所以我们会有“绝对时空观”的错觉,主要原因还是我们生活在低速世界,速度对时间的影响几乎可以忽略不计,我们也感觉不到,差异非常小。
这里有一个极端的情况。
如果你能够无限接近光速飞行,意味着你的时间趋于静止,结果可能是非常疯狂的:你不可能度过自己的一生,甚至只能活几秒钟就死去了。因为时间膨胀因素,你的几秒钟相对于宇宙来讲已经过去了无限长的时间,宇宙早就毁灭了。如果宇宙都毁灭了,你当然也不可能存在了!
网络上有人经常会问这样的问题:如果光子能像人类那样有自我意识,光子会看到什么呢?会有什么样的感觉呢?
实际上这种问题是没有意义的。对于光子来讲,无所谓“时间”的概念,对于光子来讲,时间是完全暂停的,没有过去和将来的概念,有的只是现在。光子可以瞬间(不需要时间)到达任意遥远的距离(注意这里是以光子自身来讲的,不是以我们为参照系)。
假设物体超越了光速发生了,那么物体可能会形成自己的场(引力场、磁场等),会反过来影响时空结构的,所以说超越光速,可以时空穿越是有可能的。如果超越光速运动,可以看到过去发生的画面,因为所有的事件发生均会以电磁波的形式。
也就是说,只要你的速度足够快,就可以在非常短的时间里(比如几秒钟)跨越上万光年甚至更远的浩瀚距离。
光速和时间的这种关系证明了两点:
宇宙万事万物的存在离不开四维时空,光速是四维时空的速度限制(或许存在更高维度的时空,那里的最低速度就是光速,谁知道呢?)。
虽然狭义相对论诞生一百多年了,但仍旧有不少人无论如何不相信它是真的。实际上,狭义相对论中的时间膨胀效应早已深入到我们日常生活中,比如平时我们经常用的导航,就是时间膨胀的实际应用。
由于天上卫星的高速运动,时间会变慢(当然还有引力作用,这里先略过不讲),要想让地面和卫星上的时间保持一致,必须对卫星上的时钟进行微调,不然的话,卫星导航会完全失效。因为即便是非常微弱的时间差异,累积起来也会有很大影响。
最后再说一点,速度不仅仅会影响时间的流速速度,还会影响物体的质量,空间长度等,具体的公式如下:
速度越快,物体质量就越大,空间长度就会缩短(尺缩效应),时间流逝速度就会变慢。