太阳光约8分钟到达地球,那么在光子看来它花了多长时间?
“每个人都有自己的梦想,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
光子以光速传播,因此我们常说,太阳光到达地球需要8分钟,这是以我们的角度来说的。但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,它到达地球时,经历了多长时间?

如果你家附近的一个超市距离你家0.8公里,你走0.8公里需要花费8分钟,那么当你从自己家步行到超市的时候就需要8分钟,而超市的老板也会认为你走过来花费了8分钟,并且他和你一样都变老了8分钟。
如果我们按照牛顿的理论来说,也就是绝对的时空观,空间只是一个固定的框架,而时间对于任何事物都是一个绝对的量,那么对于宇宙来说,任何事物在任何地方的任何情况下,时间都会以相同的速度流逝。
但是,真实的宇宙如果符合牛顿的时空观的话,那么光速就不可能是一个常量。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?现在我们想一下,你静止不动,我距离你一光年远,你此刻打开手电筒照射我,如果我们的时间是一致的,具有同时性,那么我必须在和你相同的时间,看到你打开的手电筒。也就是说手电筒发射的光子必须瞬时到达我的眼睛。但是这是不可能的,光速是一个有限的值已经在二十世纪得到了证实,而且我们已经测量出了光速。我在一光年外看到的你,只能是你认为的过去。宇宙的同时性是相对的。
如果不同运动状态下的观察者时间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,现在想象一下,当你朝着一个方向奔跑,并打开手电筒,那么你跑的速度越快,光速就越快,光速就等于你的速度加上光本身的速度。这样才能满足不同惯性系下的观察者时间以相同的速度流逝。
为什么光速必须要满足叠加呢?
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。如果这个光子钟处在静止的状态,那么光子只会上下跳动,时间就会正常的流逝。
但是当这个光子钟运动起来的话,时间的流逝会发生怎样的变化?

上图可以很明显的看到,当光子钟运动起来以后,光子经历的路程就会变长,如果光速不变的话,那么我们看到的时间流逝速度就会变慢。如果想要时间还是以刚才的速度流逝的话,光速就必须加快。也就是说,光速会随着物体的运动速度的加快而变快。
如果真的是这样的话,就会发生一件更加神奇的事情。如果一个物体以非常高的速度移动,它朝运动相反的方向发射光子,物体移动的速度就会将光速抵消,如果速度足够快,甚至会让光子静止,停留在空中然后缓慢的落下被物体吸收。这是多么神奇的一个现象!
不过,事实证明,这种想法是错误的。我们不论做什么,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,当时没有发现以太存在的迈克尔逊-莫雷实验,以及神奇的尺度收缩和时间膨胀效应,最根本的原因是光速时一个宇宙常数。

相对论的影响虽然在现实生活中很小,但是总是在起那么一点点作用。也就是说,你花了8分钟走到了超市,如果你和店主的表十分的精确,并且在你离开家门之前时完全同步的,那么当你走到超市的时候,店主的手表会快不到2纳秒!(一秒的十亿分之一)
其实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,而且也不只是在时间中移动,时间和空间现在是一个统一的整体,不能单独去谈论任何一个。

其实任何的事物都一直在时空中运动,在时间中运动的速度和空间中运动的速度之间有一种特殊的关系,当一个物体在空间中没有移动的话,那么它就在时间中以正常的速度移动(也就是感受到正常的时间流逝),当一个事物在空间中移动时,那么你在时间中移动的速度就会往空间中产生一个分量,导致在时间中的移动速度变慢(也就是时间流逝速度变慢)。

如果你快速穿过空间,那么你在时间中移动的速度就是变慢。这就是为什么当你走到超市的时候你的手表慢了2纳秒。你穿越空间的速度比店主快,所以你在时间的中的运动速度就慢了一些。如果你在空间中运动的更快,那么你在时间中就走的越慢,当你以光速移动的时候,如果你以99.9999999%的光速去超市,不管这个超市离你有多远,你的时间会比店主慢22000倍。

掌握以上的知识,现在我们来说下光子本身。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,这就说明:
它绝对没有质量,如果有,那么这个物体就携带了无穷的能量。无穷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旅行的过程,因为长度收缩效应会把所有的距离都压缩到一个点上。这个物体也不会经历任何的时间流逝,因为你在空间中达到光速,那么你在时间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。假如我们能观察光子在这段旅程中的运动,我们就会发现它总是光速。但是假如我们在这个光子上能够按一个时钟,那么光子的时间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,但是对于光子来说,它并不会经历时间。而是会瞬间达到。
因此,对于光子来说,谈论时间是没有意义的。它去什么地方在它看来都不会经历时间。都是瞬间达到。
当我们观察宇宙中遥远的星系时,这一点有位奇怪。

遥远的星系,对于我们银河系的观察者来说,它们发出的光至少需要数十亿年的时间才能被我们接受到。在这数十亿年的时间里,宇宙空间在膨胀,光子能量下降发生红移。但是对于光子来说,并没有经历这段神奇的旅程,在它们看来,它们只经历了被发射,然后瞬间被吸收。在没有时间的情况下,经历了它们在遥远距离上的全部旅程。
根据我们目前所知,就光子本身来说,它并不会以任何方式衰变,也就是它不会老去,不会感受到时间的存在。它去哪里在它看来就是眼前,瞬间即达。
大家都在看
-
畅想星际探索的未来 人类能在火星上开辟新家园吗?星际远航的航天器从地球启程,补给站该在哪安营扎寨?人类将以何种方式,开启这场跨越星辰的壮丽旅程?不妨大胆想象一下,多年以后,或许人类将凭借“荧惑探针”对火星实施精准的“针灸 ... 宇宙探索09-19
-
仰望深空十载 展现开放姿态:“中国天眼”为全球宇宙探索贡献力量 新华社北京9月12日电 《参考消息》近日刊发文章《仰望深空十载 展现开放姿态:“中国天眼”为全球宇宙探索贡献力量》。全文如下:星河垂落,群山低伏。“中国天眼”,这枚被苍翠山峦托举望向天际的巨大眼窝,正将一 ... 宇宙探索09-15
-
人类探索宇宙70年,最后发现要回的"家"根本不在地球 ——从星尘到星尘,你的小我才是唯一的牢笼来都来了,点赞收藏转发评论关注一下吧,下次更新平台通知你。你有没有过这样的时刻——加班到凌晨走出写字楼,抬头看见一颗星星,突然觉得自己像一粒被风吹散的沙子?房贷 ... 宇宙探索09-12
-
韦伯望远镜拍到的宇宙深空照片,到底有多震撼? 2022年,美国NASA正式公布了詹姆斯·韦伯太空望远镜拍摄的第一批宇宙深空照片。照片一经公开,立刻轰动全球。因为人类第一次如此清晰地看见了宇宙深处。很多人看到照片时,都会觉得那只是一些漂亮的“星空图片”。但 ... 宇宙探索09-11
-
《无人深空》“宇宙”更新已上线:正式迈入第二个十年,改变探索宇宙的方式 Hello Games宣布,《无人深空(No Man's Sky)》“深空斗兽场(COSMOS)”更新正式上线,对深空环境本身进行了大刀阔斧的重塑。为庆祝《无人深空》十周年,全新的周年庆远征也将带领玩家回顾过去十年间的40多次重大 ... 宇宙探索09-11
-
光速到底有多快?为什么人类几乎不可能达到光速? 光速,是宇宙中目前已知最快的速度。它每秒大约能跑30万公里。这个数字有多夸张?如果一道光绕地球飞行,只需要0.13秒左右,一秒钟就能绕地球七圈半。人类最快的高铁、飞机,甚至火箭,在光速面前都慢得像蜗牛。就连 ... 宇宙探索09-10
-
旅行者一号和二号:人类飞得最远的探测器,真的飞出太阳系了吗? 1977年,美国先后发射了两艘探测器——旅行者一号和旅行者二号。当时,没有人能想到,这两台看似普通的机器,竟会成为人类历史上飞得最远的“宇宙使者”。它们的任务原本是探索太阳系外侧的几颗巨行星,包括木星、土 ... 宇宙探索09-05
-
黑洞到底是什么?掉进去的人会怎样?超大质量黑洞有多可怕? 黑洞,是宇宙中最神秘也最危险的天体之一。它看不见、摸不着,却拥有极其恐怖的引力。哪怕是速度达到每秒30万公里的光,一旦靠近黑洞,也无法逃脱。正因为连光都逃不出来,人类才把它称为“黑洞”。很多人以为黑洞像 ... 宇宙探索09-04
-
中国空间站有多厉害?看完真的会为中国航天骄傲 曾经,人类能进入太空是一种梦想。如今,中国不仅能够把航天员送上太空,还亲手建成了属于自己的空间站。它有一个响亮的名字——“天宫”。中国空间站,是目前世界上最先进的空间站之一。它并不是一艘简单的飞船,而 ... 宇宙探索09-04
-
金星为何高温如炼狱,火星能否成为人类新家园? 在太阳系的八大行星中,金星和火星是地球的两位“邻居”。然而,尽管金星比地球更靠近太阳,它的表面温度却高得惊人,平均约462°C,足以熔化铅块;而火星虽然寒冷荒凉,却常被人类视为“第二地球”的候选者。那么, ... 宇宙探索09-01
相关文章
- 金星为何高温如炼狱,火星能否成为人类新家园?
- 王威廉分享作品《火苗照亮宇宙:暗生命传奇》:以科幻为炬,探索宇宙奥秘
- NASA罗曼空间望远镜成功发射,将绘制宇宙地图探索暗物质
- 人类探索宇宙奥秘(堪比登天)为什么国家还是不惜代价去研究呢!
- 宇宙加速膨胀之谜:探索宇宙的极秘密
- 银河系到底有多大?如果人类想走出去,可能要飞上几十亿年
- 探索宇宙的奇迹!中学生深度参与研制的卫星升空了🚀🌌
- 用数字 4 帮助小学生探索宇宙的无穷奥秘
- 《射电望远镜:探索宇宙的神秘之眼》编辑手记
- 探索宇宙真相,揭秘意识的秘密
- 人类登月的壮举与探索宇宙的征程
- 《宇宙探索编辑部》如果绝对理性无法解释痛苦,那就允许荒诞存在
- 宇宙探索·绕着两颗太阳转的行星:在"两个白昼"之间生命能否存活
- 韦伯望远镜又发现了什么?近期宇宙探索热点观察
- 宇宙探索的死胡同和唯一的破局:别再"飞"了,直接算!
- 耗尽百年发展科技,人类不断探索宇宙,最大难题从来不在星空
- 学科科普:全面读懂探索宇宙本源的宇宙学
- 让孩子通过趣味科普了解古代天文学知识,更建立起对宇宙探索欲望
- 宇宙探索:人类文明跃迁的终极方向
- 被困在5万度火墙内?人类耗巨资探索宇宙,究竟面临多少绝境?
热门阅读
-
中国十大元帅之死,多高寿而善终(林彪叛逃而死) 07-11
-
因果报应真实事例,做尽坏事必遭天谴 07-11
-
中国51区秘密基地,窃密必被抓(抓住就杀头) 07-11
-
这6个神奇天体有很酷的名字 06-01
-
全球人口减少可能带来的六大教训和好处 07-18
-
离太阳最近的十大恒星排名,宇宙最大十大星球 04-12
-
创生之柱是什么?(创生之柱给予了许多恒星生命) 12-25
精选文章
- 预言2030年太阳将休眠,恐怖的千年极寒将来临
- 2025年宇宙探索大爆发!月全食、火星冲日等,这些天文奇观别错过
- 黑龙江50万年死火山苏醒, 内含15%电量的巨大岩浆囊
- 中国空间站离地球有多少公里有多大,400公里/大约有110立方米 ...
- 中国古代四大凶兽,四大神兽vs四大凶兽谁更强
- 中国“天宫”空间站将在2022年前后建成 呈T字型有三个舱段最多可驻留6人 ...
- 误会一辈子!破伤风其实是一种细菌跟生锈铁完全没关系
- 新冠病患康复后,可能“精子减少或无精”
- 中国长征五号B遥一运载火箭全貌曝光 本月底在海南文昌航天发射场进行首次发射 ...
- 美国同步空间态势感知项目(GSSAP)军事间谍卫星多次秘密靠近俄罗斯和中国的航天器 ...
