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三體迷【宇宙探秘專欄】眾所周知,人類目前已知宇宙的尺度高達驚人的137億光年,這是一個什么概念?137億光年,連光也要跑137億年!換句話說,就算我們能夠以光速旅行,也需要花費漫長的137億年才能飛越整個宇宙。相比之下,人生苦短寥寥數(shù)十年,又要怎么去實現(xiàn)宇宙旅行呢? 這么一想,上帝似乎和我們玩了一個黑色幽默,但是稍微思考一下,我們會發(fā)現(xiàn)其中忽略了一個有趣的事實——「高速運動下的相對論效應」。根據狹義相對論中的時間膨脹效應,以光速運動的物體(比如光子),它們在時間軸上的分量為零,即它們的時間是靜止的。我們總是條件發(fā)射地站在「地球人」的角度思考問題——「光」要跑137億年才能飛越宇宙,這137億年實際上是對于我們「地球人」來說的,對于以光速旅行的「光子」來說,它們的時間卻完全沒有流逝。 因此,假如我們能夠以光速旅行,那么旅行過程中我們的時間也就靜止了。理論上來說,我們這樣旅行到宇宙的邊緣完全不花費任何時間,但外界的天荒地老卻依舊在進行著。舉個簡單的例子,當你以光速飛到半人馬α星再折返回地球時,你會發(fā)現(xiàn)自己一點都沒變,而地球上的人們卻已經老去了8.4歲。類似的場景,在不少科幻小說中都有過描述。因此假如我們能以光速旅行,踏遍137億光年的宇宙完全不需要花費時間,哪里用得著一輩子。 然而,根據狹義相對論,我們是無法達到光速的: 根據上面的公式,我們可以得知,對于一個有質量的物體,其速度不可能達到或超過光速,否則式子中的分母將會變得無意義或變成一個虛數(shù)。「ps:光子因為沒有靜止質量,所以速度可以達到光速。」因此,理論上我們只能無限逼近光速,從而使時間無限趨于靜止: 根據上面的公式,通過簡單的計算我們就知道,要用盡一生去飛越宇宙(比如你想用50年來飛越137億光年的宇宙),旅行的速度已經無限接近光速了。 當然,以上這些都只是在某一理論的理想狀態(tài)下的探討,人類目前完全不可能實現(xiàn)。但從這個角度上來看,上帝設計宇宙時并沒有把門鎖死將我們永遠關在宇宙一隅。相信有朝一日,人類能飛出「太陽系監(jiān)獄」,將足跡踏遍浩瀚的宇宙。 |
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