10.07 乘光速飛船離開地球1分鐘,立即返回,會發生什麼?

提到“物理量”,相信大家除了能想到平時接觸比較多的,像溫度、高度、長度等,還會想到速度,畢竟速度這個物理量幾乎貫穿了我們生活的方方面面 。

而提到了速度就不得不提到速度中具有代表性,同時也非常有名的“光速”。因為它是世界上“無法被超越的最高速度”,所以無論是文學作品還是現實中,光速都像是一道無形的“枷鎖”,將人類困在有限的區域內。

乘光速飛船離開地球1分鐘,立即返回,會發生什麼?

客觀地說,宇宙中其實有許多超光速的現象,比如說“量子糾纏”,通過研究科學家們認為,量子糾纏理論上要比光速快1萬倍以上。再比如空間膨脹,宇宙的膨脹速度也是遠遠大於光速的,這導致宇宙“邊緣”的光永遠不可能被人類所觀察到,這也就是科學家們所說的“不可觀測區域”。

事實上,量子糾纏的速度、空間膨脹的速度,都已經違背了嚴格意義上的“速度”定義。那麼什麼是嚴格意義上的速度呢?學過一些物理的朋友都知道,速度指的就是物體運動的快慢,一般等於單位時間內物體通過的路程。

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當然了,以上只是基礎物理中的“速度”定義,在這種定義中“物體”基本上都是被忽略的,但是如果將速度放到相對論中“光速無法被超越”的概念上時,“物體”的概念就非常重要了,因為相對論中強調“物體”必須有質量,並且還必須擁有“靜態質量”。此時速度的定義就變成:具有質量的物質,在空間中的移動快慢。

看到這裡可能有的朋友已經明白,為什麼宇宙中明明有超越光速的現象,相對論卻一直沒有被推翻,反而成為了現代物理界的基石理論之一,主要原因就是因為,那些“超光速”現象並不在相對論討論範圍內。

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比如說空間膨脹速度就是空間本身的延展,而不是一個有質量的物質在空間中的移動,所以空間膨脹速度可以超越光速,卻又不和相對論發生衝突。

而生活在空間中的我們,雖然無法超越光速,甚至無法達到光速,但是科學家卻在無限接近光速的時候,發現了一個非常有趣的現象:物體在空間中的速度越快,那麼自身經歷的時間就越慢。這句話聽起來可能有些科幻,但是它確實是相對論的核心之一,因此它的真實性是毋庸置疑的。

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其實這個現象愛因斯坦在提出相對論的時候,就已經對它預言了,但是當時的科技水平並不能驗證愛因斯坦的這個預言,所以直到近些年他的這個預言才在實驗室中被證實。

而且從相對論中所塑造的“新時空觀”我們知道,空間和時間並不是以前人們認為的那樣,是兩個獨立互不干擾的系統,而是互為一體的,它們只是一個能夠扭曲變形的網格結構的兩個不同端點而已。

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正因為它們是互為一體的,所以空間裡的物體移動的越快,作用於物體的時間就會越慢,這個規律被科學家們稱之為“鐘慢效應”。

根據計算證實,當一個物體的運動速度達到0.99999976光速的時候,作用於這個物體的時間延緩比例能達到1分鐘:1天的差距。舉個簡單例子來說,如果一艘飛船達到了這個速度,那麼地球過了一天的時間,對於飛船來說僅僅過了一分鐘,對於飛船內部的人來說,感受到的也僅僅只是一分鐘的時間。

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而這種時間比率會在接近光速的時候大幅度上升,比如說當達到0.9999999999982c的時候,這個比率就變成了恐怖的1分鐘:1年,對於這種比率是不是感到一絲熟悉呢?

沒錯,大部分人確實會感到熟悉,因為這就是古人對於天上神仙住所時間的描述,也就是經常在古代志怪小說中出現的一句話:“天上一天,地下一年”。

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可能我國古代先賢,早已經從某種現象中觀察到了這個先進的理論,只是礙於當時的科技發展水平,沒辦法將這種理論描述出來,於是凝練出這非常簡短的一句話進行概括。

那麼知道了“鐘慢效應”,就能夠對標題提出的問題作出回答了。不過,回答這個問題還有一個前提,就是要知道乘坐的飛船接近光速多少,如果是0.9999999999982c的飛船,那麼當你一分鐘後回到地面上時,地球上都已經是一年之後了。

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因為時間比率會隨著速度增加而大幅度增加,所以極有可能當你一分鐘之後回到地面時,地球上實際已經過去幾千年甚至是數億年了,是不是有些顛覆認知?

或許你會認為這種情況過於可怕,因為未來如果僅僅因為好奇,不小心進行了這樣速度的移動,那麼回來的時候,很有可能自己認識的人,甚至自己熟悉的一切都消失了,這樣的人生還有什麼意義呢?

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所以你可能會建議科學家們不要研究這種可怕的速度,只要將速率控制在1分鐘:1天,或者1分鐘:1年就行了。

但是事實上你這樣想可能是多慮了,因為按照目前的研究科學家們認為,能夠無限接近光速是部分微觀粒子才能做到的事情,宏觀世界的人類或者其他材料是無法接近光速的,所以如果想要企圖用接近光速的方法,讓自己活得更久一些,或者經歷更長曆史的幻想,目前看來是極為不現實的。

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當然了,極為不現實並不代表一定不能實現。因為從理論上看,這種技術是能夠成為現實的,只不過那可能極為遙遠的未來了。

一旦未來這種技術真的成為了現實,那麼對於整個人類文明來說都是極為重要的,因為這種技術能夠為人類長距離星際旅行提供巨大的幫助,如果一艘飛船以接近光速的速度進行長距離星際旅行,那麼在處於地球上的人類來看,飛船已經飛了幾百萬年,但是對於飛船內部的人類來說,可能僅僅幾十分鐘而已。

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​從這個角度來看,這種技術似乎讓人類在有限的壽命中,進行近乎無限距離的星際旅行變為了可能,對於人類宇宙殖民具有非凡的意義。

您覺得未來人類能夠控制這種時間比率嗎?歡迎在下方說說您的想法!


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