如果一個人以光速飛行10秒鐘後再回到地球，他還能見到家人嗎？要讨論這個問題，我們需要先來簡單了解一下時間與速度的關系。早在1905年，著名物理學家愛因斯坦就在狹義相對論中指出，時間的流逝速度與物體的運動速度密切相關，對于同一個物體而言，它運動的速度越快，經曆的時間就越短，這被稱為“鐘慢效應”。

由于在低速情況下“鐘慢效應”所造成時間變化值非常小，以當時的科技水平根本無法測量，因此該理論遲遲無法從實驗中得到驗證。直到高精度的原子鐘的出現，才為驗證“鐘慢效應”提供了必要的條件，1971年，物理學家理查德.基廷和喬.哈夫勒通過“原子鐘飛行實驗”（把多個原子鐘分别放置在地面以及環繞地球飛行的飛機上，在飛行結束後，對比不同原子鐘的讀數）首次證實了“鐘慢效應”的真實存在，在随後的日子裡，該實驗經過了多次重複驗證，最終得到了科學界的認同。

除此之外，科學家還觀測到的一種自然現象也可以當作“鐘慢效應”的證據，來自宇宙的高能射線常常會與地球的高層大氣作用産生一種名為μ子的粒子，這種粒子是一種非常不穩定的亞原子粒子，其平均壽命僅為2.2微秒，因此它們根本不可能穿過高度超過100公裡大氣層來到地面，但實際上在地面上卻可以探測到很多的μ子。科學家認為，這些μ子之所以能夠來到地面，正是因為其高速運動（大約是0.98倍光速）引發的“鐘慢效應”所造成的。

自從1887年的“邁克爾遜-莫雷實驗”以後，科學家們就逐漸意識到了一個事實，即在同一介質中，光速永遠都是一個常數，它不會因為任何參考系的相對運動而改變，而愛因斯坦的相關理論，正是建立在“光速不變原理”的基礎上。

為了說明這個問題，我們不妨來做一個思想實驗。首先我們需要兩個利用光子來計時的光子鐘，其計時原理就是通過測量光子在兩面互相平行的鏡子之間垂直反射的過程來定義時間，定義方式為：時間等于距離除以光速，比如說我們把這兩面鏡子之間的間隔設計為 0.5 米，那麼光子在完成一次上下運動的時間就為 1/c 秒（注：這裡的c為光速常量，即299792458米/秒）。

現在我們把一個光子鐘放在地面上，并将其稱為“光子鐘1号”，另一個則放在一艘相對于地球高速運動的宇宙飛船上，并将其稱為“光子鐘2号”。我們可以得出，在宇宙飛船上的人看來，“光子鐘2号”裡的光子隻是在做上下的垂直運動，但如果以地球作為參照物，那麼“光子鐘2号”裡的光子除了在做上下的垂直運動以外，還會随着宇宙飛船的運動方向有一個額外的運動（如下圖所示）。

也就是說從地球上來看，“光子鐘2号”裡的光子做上下運動的距離增加了，在這種情況下，如果“光子鐘2号”裡的光子能夠疊加宇宙飛船的速度，那麼一切都不會改變，但是由于“光速不變原理”，宇宙飛船裡的光子并不會疊加宇宙飛船的速度，于是時間變慢的現象就發生了。

具體表現為，在宇宙飛船上的人看來，“光子鐘2号”裡的光子完成一次上下運動的時間依然是 1/c 秒，而在地球上看來，“光子鐘2号”裡的光子完成一次上下運動的時間就變成了 1/（c v）秒（注：這裡的v代表宇宙飛船的速度），很明顯，與“光子鐘1号”所顯示的時間相比，“光子鐘2号”的時間就變慢了。

根據勾股定律，我們就可以推導出以下的時間變化公式，這就是愛因斯坦所提出的狹義相對論中“鐘慢效應”的公式（其中t0為原有時間，v為物體相對于觀察者的速度，c為光速）。

有了以上的知識，我們就可以讨論“如果一個人以光速飛行10秒鐘後再回到地球，他還能見到家人嗎？”這個問題了，聰明的你一定可以看出，根本不用仔細計算我們就可以得出，當上面公式中的v等于光速c的時候，得出的結果就等于零。

這就意味着，不管這個人以光速飛行10秒還是飛行1年，當這個人的速度達到光速的那一瞬間，他的時間相對于地球上的人而言就停止了，在這一瞬間他就變成了永恒，從此再也見不到家人了。

需要指出的是，雖然這個通過“鐘慢效應”公式推出的結果是非常令人吃驚的，但是由于在相對論的框架裡，由于“質增效應”的存在，對于任何有質量的物體，我們都隻能将其加速到無限接近光速，卻不能讓它們達到光速，更不可能超過光速，所以這樣的事情并不會在現實中發生。

好了，今天我們就先講到這裡，歡迎大家關注我們，我們下次再見`

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