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光速無法超越人類存在的意義

生活 更新时间:2025-02-08 18:18:59

一百多年前,相對論橫空出世,徹底打破了人們幾千年來形成的固有思維方式,讓人類領略到了相對的時空觀。

愛因斯坦提出狹義相對論的一個重要前提就是“光速不變原理”(還有一個是相對性原理),這個原理表明,無論我們如何測量光速,無論在什麼地方,在什麼樣的運動狀态下測量光速,得到的光速都是不變的。

光速無法超越人類存在的意義(重新定義了時間和光速)1

舉個例子,我靜止在地面上,你以99%的光速飛行(假設你可以做到)。那麼在你和我眼裡,地面上的路燈發出的光線的速度是多少呢?

在我眼裡,光線的速度是光速,這很容易理解。但是在你眼裡呢?

由于你的速度達到99%光速,是不是意味着在你眼裡,光線的速度隻有1%光速呢?(簡單的速度疊加,光速減去你飛行的速度)。

事實上并非如此,無論你的速度多快,你看到的光線速度都是光速。

而如果你拿着一個手電筒以99%光速飛行,在我眼裡手電筒發出的光的速度并不是光速 你的速度(也就是199%光速),而仍舊是光速。

光速不變原理其實就是一個假設,也可以說是公理,無需證明,但絕非随意的假設。

光速無法超越人類存在的意義(重新定義了時間和光速)2

由于愛因斯坦提出新的時空觀完全颠覆了人們的傳統認知,直到今天仍舊有不少人不願意接受狹義相對論,更不要說一百多年前愛因斯坦剛剛提出狹義相對論時,當時的人們認為愛因斯坦的觀點太激進了,根本不願意接受。

但是随着時代發展,科學家不斷對狹義相對論進行各種實驗驗證,結果都證明了狹義相對論的正确性。如今,狹義相對論的理論早已應用到我們身邊每個角落。

最好的例子就是導航定位系統,開車的朋友都離不開定位系統。

光速無法超越人類存在的意義(重新定義了時間和光速)3

簡單來講,導航定位是利用地球上空的衛星進行準确定位,為了保持足夠的精确性和一緻性,必須要做到衛星時間與地面時間完全同步一緻才行,否則導航就會失效。

而由于衛星相對地面的速度很快,就會出現時間膨脹效應,衛星上的時間會比地面的時間慢,每條慢大約7微秒左右(也就是百萬分之一秒)。不要小看如此短暫的時間,積累下來也會造成明顯的時間錯亂。

狹義相對論不僅僅告訴了人們時間和空間是相對的,速度越快時間就越慢,會引起時間膨脹效應和尺縮效應,同時也告訴了我們光速不僅僅是恒定的,而且光速也是宇宙速度極限,沒有什麼東西能超越光速。

光速無法超越人類存在的意義(重新定義了時間和光速)4

狹義相對論中還有一種效應叫做“質增效應”,速度越快,質量就越大。當速度無限接近光速時,質量就會變得無窮大,想要再加速就需要無窮多的能量才行,整個宇宙的能量都無法做到,這現實是不可能的,也是為什麼任何物體都無法達到或者超越光速的原因。

愛因斯坦的相對論經受了一百多年的考驗,如今早已成為現代物理學大廈的兩大基石之一(另一大基石是量子力學)!

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