02.26 怎麼用最簡單的生活常識理解相對論的“鐘慢尺縮”?

相逢只是一首歌


相對論是科普話題上一個已經說爛的話題了,但是很多朋友依然會有這樣的困惑:你說的每一個字我都懂,結論我也已經明白了,但是我還是沒法理解。

這其實很正常,就算是我這樣已經寫了一大堆與相對論有關文章的作者,有時候依然會不小心用經典的時空觀去思考世界,全宇宙共享同一個時空是符合常識的,因為我們就生活在這樣一個看似平直的時空中。

但是沒關係,我想或許我可以讓你理解,但是這需要一些我的概念做鋪墊,當鋪墊完成時,只需要一段話就可以解釋完。

光總是充滿著全世界

首先我們知道“鐘慢尺縮”是發生在速度非常接近光速的時候,而大家都知道光速是速度的上限,現在我們需要知道的第一個事情就是,光速為什麼是宇宙最快的速度?為什麼沒有一種可以一瞬間傳遍全宇宙的速度?

其實這個問題的答案出乎大多數人的意料,光就是那個可以在一瞬間傳遍全宇宙的速度

,如果有一種生物是光構成的,它可能並不認為自己的速度有上限,它一直堅信自己從來都在照亮全宇宙。

這麼說是不是聽起來很奇怪,明明光是有速度的呀,299792458米/秒不是嗎?沒關係,我們可以看看下面這張圖。

如果你不小於90後或者是經典遊戲的愛好者,一定對下圖中的遊戲類型不陌生,有一類的探索沙盒遊戲就是這樣的,只有在你去過的地方才是可見的、存在的。那麼視線之外的世界是什麼樣的呢?它們是存在的,只是被黑幕遮住了嗎?當然有些遊戲是遮住的,但是在沙盒遊戲中,外面的世界都是程序生成的,在你還沒有向外走出第一步的時候,世界真的不存在。

任何物質的每個瞬間都是擴張的世界邊界

在“光生物”的世界中也是如此,它們就像這遊戲中的光一樣,總是充滿著全世界。你可以說擴張的是光,也可以說擴張的是“世界”。

你可能會覺得摸不著頭腦,世界不是客觀存在的嗎?為什麼我會認為“視線之外的世界不存在?”

對,世界是客觀存在的,視線之外的世界並非不存在,而應該是“存在”還沒有擴張到外面的世界。

誰的“存在”?你某個瞬間的存在,世間萬物某個瞬間的存在。

是的,如果你願意看到足夠小,每個人,每一粒塵埃,每一個原子,它們都像一個信號發射器一樣,將“存在”以球形的方式發射(擴散)向全宇宙。

只有一個物質的“存在”與另一個物質接觸時,兩個物質之間才有可能產生關係

時間的流動,就是“存在”不斷“刷新”的過程,任何物質的存在就像是電視屏幕一樣,按10^(-43)秒/次的頻率“刷新”,這個時間叫普朗克時間。

每兩個不同的“存在”一前一後,在每個普朗克時間後向前移動1.6x10^(-35)米距離,這個長度叫普朗克長度。

普朗克時間x普朗克長度=299792458米/秒,正好與光的速度相當。

是的,所以說光可能本身並沒有速度上限,它是被“世界邊界”給限制住了,在這個“存在”範圍之外的世界,就是“存在未及”的地方,也可以簡單粗暴地給它貼一個標籤——不存在。

當你凝視月亮的時候,你與月亮產生了關係,它的存在以皎潔的月光為載體映入了你的眼簾。你與月亮之間是光速一秒(方便解釋取近似)的距離,而這條線上的光記載了10^43個月亮的存在,它們正在前赴後繼地進入你的眼睛。

如果你想與月亮產生關係,無論你向月亮發射了什麼,都必須要走完這10^43個小距離,你的“存在”永遠不能突破“你的世界”上限,那個向全宇宙發生的球,在其它科普中我們已經很熟悉它的正式名了,它叫“光錐”。

達到光速是時間停止,達不到是鐘慢尺縮

好的,終於到了解釋“鐘慢尺縮”的時候了。你的“存在”以光速向宇宙擴散,如果你也能以光速貼著你的“世界邊界”飛行,會發生什麼?你會停留在某個時刻的“存在”中,你的“存在”不會“刷新”,這也就是說,你的時間停止了,與你發生關係的宇宙中的任何物體所得到的你,就是起飛時刻的你。

當然,光速不可能達到,在99%的光速下,你會以很慢的速度“刷新”自己,如果你以這個速度來到月球,本來應該“刷新”10^43次的你只“刷新”了(10^43)/100次。還記得嗎,時間的流動就是“刷新”,所以你身上流動的時間相對於靜止的物體,變慢了。

尺縮同理,距離/時間=速度,當速度逼近光速時,相對增長很少,時間卻在瘋狂變短,那麼距離自然也要(看起來)瘋狂縮短才能讓等號兩邊相等,這就是時間變慢的近光速旅行者所能看到的“尺縮”效應了。

以上便是我關於鐘慢尺縮的詳細解釋了,這一次你聽懂了嗎?我是酋知魚,一條有點東西的科學作者,歡迎關注!


酋知魚


相對論的“鐘慢”效應和“尺縮”效應只有在物體高速運動或者大質量天體附近才可以顯現出來,日常生活中是沒有簡單常識可以用來解釋的。當年愛因斯坦第一次到訪美國,有記者問他如何用最短的一句話通俗易懂的說明相對論。愛因斯坦幽默地說:“當你和戀人在公園裡約會時,會覺得時間過得很快。這就是相對論。”


無限光年2020


生活中度日如年或反之即''鐘慢尺縮''的相對論。


分享到:


相關文章: