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太阳光到地球需8分钟,那在光子看来它花了多长时间?

“每个人都有本身的胡想,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

光子以光速传布,是以我们常说,太阳光达到地球需要8分钟,这是以我们的角度来说的。可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,它达到地球时,履历了多长时候?

若是您家四周的一个超市距离您家0.8公里,您走0.8公里需要破费8分钟,那么当您从本身家步行到超市的时辰就需要8分钟,而超市的老板也会认为您走过来破费了8分钟,而且他和您一样都变老了8分钟。

若是我们按照牛顿的理论来说,也就是绝对的时空不雅,空间只是一个固定的框架,而时候对于任何事物都是一个绝对的量,那么对于宇宙来说,任何事物在任何处所的任何环境下,时候城市以不异的速度流逝。

可是,真实的宇宙若是合适牛顿的时空不雅的话,那么光速就不成能是一个常量。除非不管多远的距离,光速否是瞬时达到的。

为什么这样说呢?此刻我们想一下,您静止不动,我距离您一光年远,您此刻打开手电筒照射我,若是我们的时候是一致的,具有同时性,那么我必需在和您不异的时候,看到您打开的手电筒。也就是说手电筒发射的光子必需瞬时达到我的眼睛。可是这是不成能的,光速是一个有限的值已经在二十宿世纪获得了证实,并且我们已经测量出了光速。我在一光年外看到的您,只能是您认为的曩昔。宇宙的同时性是相对的。

若是分歧活动状况下的不雅察者时候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,此刻想象一下,当您朝着一个偏向奔驰,并打开手电筒,那么您跑的速度越快,光速就越快,光速就等于您的速度加上光自己的速度。这样才能知足分歧惯性系下的不雅察者时候以不异的速度流逝。

为什么光速必需要知足叠加呢?

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。若是这个光子钟处在静止的状况,那么光子只会上下跳动,时候就会正常的流逝。

可是当这个光子钟活动起来的话,时候的流逝会发生如何的转变?

上图可以很较着的看到,当光子钟活动起来今后,光子履历的旅程就会变长,若是光速不变的话,那么我们看到的时候流逝速度就会变慢。若是想要时候仍是以适才的速度流逝的话,光速就必需加速。也就是说,光速会跟着物体的活动速度的加速而变快。

若是真的是这样的话,就会发生一件加倍神奇的工作。若是一个物体以很是高的速度移动,它朝活动相反的偏向发射光子,物体移动的速度就会将光速抵消,若是速度足够快,甚至会让光子静止,逗留在空中然后迟缓的落下被物体接收。这是何等神奇的一个现象!

不外,事实证实,这种设法是错误的。我们非论做什么,都不会改变真空中的光速。

1905年,爱因斯坦提出了狭义相对论,为人类重塑了时空感,那时没有发现以太存在的迈克尔逊-莫雷尝试,以及神奇的标准缩短和时候膨胀效应,最底子的原因是光速时一个宇宙常数。

相对论的影响固然在实际糊口中很小,可是老是在起那么一点点感化。也就是说,您花了8分钟走到了超市,若是您和店东的表十分的切确,而且在您分开家门之前时完全同步的,那么当您走到超市的时辰,店东的手表会快不到2纳秒!(一秒的十亿分之一)

其及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,并且也不只是在时候中移动,时候和空间此刻是一个同一的整体,不克不及零丁去谈论任何一个。

其实任何的事物都一向在时空中活动,在时候中活动的速度和空间中活动的速度之间有一种特别的关系,当一个物体在空间中没有移动的话,那么它就在时候中以正常的速度移动(也就是感触感染到正常的时候流逝),当一个事物在空间中移动时,那么您在时候中移动的速度就会往空间中发生一个分量,导致在时候中的移动速度变慢(也就是时候流逝速度变慢)。

若是您快速穿过空间,那么您在时候中移动的速度就是变慢。这就是为什么当您走到超市的时辰您的手表慢了2纳秒。您穿越空间的速度比店东快,所以您在时候的中的活动速度就慢了一些。若是您在空间中活动的更快,那么您在时候中就走的越慢,当您以光速移动的时辰,若是您以99.9999999%的光速去超市,不管这个超市离您有多远,您的时候会比店东慢22000倍。

把握以上的常识,此刻我们来说下光子自己。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,这就申明:

它绝对没有质量,若是有,那么这个物体就携带了无限的能量。无限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观光的过程,因为长度缩短效应会把所有的距离都压缩到一个点上。

这个物体也不会履历任何的时候流逝,因为您在空间中达到光速,那么您在时候中的移动速度就是零。

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。假如我们能不雅察光子在这段路程中的活动,我们就会发现它老是光速。可是假如我们在这个光子上可以或许按一个时钟,那么光子的时候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,可是对于光子来说,它并不会履历时候。而是会刹时达到。

是以,对于光子来说,谈论时候是没有意义的。它去什么处所在它看来都不会履历时候。都是刹时达到。

当我们不雅察宇宙中遥远的星系时,这一点有位奇异。

遥远的星系,对于我们银河系的不雅察者来说,它们发出的光至少需要数十亿年的时候才能被我们接管到。在这数十亿年的时候里,宇宙空间在膨胀,光子能量下降发生红移。可是对于光子来说,并没有履历这段神奇的路程,在它们看来,它们只履历了被发射,然后刹时被接收。在没有时候的环境下,履历了它们在遥远距离上的全数路程。

按照我们今朝所知,就光子自己来说,它并不会以任何体例衰变,也就是它不会老去,不会感触感染到时候的存在。它去哪里在它看来就是面前,刹时即达。

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