歡迎進來的朋友閱讀這篇硬科普文章!為什麼說是硬科普呢?因為硬科普不虛假,不煽情,漲知識!
我們已經知道和掌握了關于狹義相對論時間變換的公式:t'=(1/√1-v²/c²)t(圖1)
圖1
還不清楚這個時間變換公式的朋友可以看上篇文章快點我
狹義相對論時間公式看似簡單,但它告訴了我們一個關于宇宙最深刻的奧秘,大家是不是覺得既然時間是相對的,時間具有膨脹效應,根據這個等式,隻要速度足夠快,我是不是就可以長生不老了!這個時候上帝會說:不,凡人,你的思想已經越過紅線了!
超光速不會讓你長生,隻會讓你過的更煎熬為了讓上面的公式看起來更加簡潔一點,我們把1/√1-v²/c²這個時間t前面的系數記為γ(讀作伽馬),于是可以把這個公式寫作:t'=γt,這個γ就是流芳千古的“相對論因子”,也被稱“洛倫茲因子”。你可能奇怪為什麼不叫愛因斯坦因子,那是因為荷蘭物理學家洛倫茲(Lorentz,18531928)首先寫出了這個式子,但他卻沒有深刻認識到這個式子的時空含義。
我也站在巨人的肩膀上
現在讓我們粗略計算下速度能讓你年輕多少呢?先從坐火車開始吧,近似地認為現在火車的速度是200千米/小時,也就是55米/秒,相對論因子γ≈1.000000017。什麼意思?也就是說在這列火車上坐了100年以後,你下了車,會發現比你的雙胞胎兄弟年輕了53.6秒。火車太廢柴了,你暗罵一聲,給我換飛機。好,那我們就換飛機吧,飛機的速度大概是300米/秒,γ≈1.0000005,就是說你坐飛機100年以後下來,年輕了26.3分鐘。
原來飛機也這麼廢柴,你有點怒了,給我換登月飛船。換到登月飛船上,登月飛船的速度是10500米/秒,γ≈1.000613063,就是說你在登月飛船上飛100年下來後,年輕了22.4天。這次你可能真的發火了,什麼?登月飛船上飛100年也隻能年輕22.4天?這叫什麼世道啊。給我快、快、快,再快一點!在你的淫威之下,我發明了速度可以達到0.9光速的飛船,現在坐上這艘飛船會發生什麼呢?相對論因子達到了2.3,也就是說你的衰老速度差不多隻相當于地面上人的一半,你的1年等于他們的2.3年,這個γ的神奇之處在于它會随着速度接近光速而迅速增大。
比如我們的速度如果能達到0.99光速,則γ≈7,也就是你的1年相當于地球人的7年,如果達到了0.99999光速,則γ≈224你的1年比地球人的兩個世紀還長。我們不用再算下去了,因為我知道你已經禁不住開始狂喜了,哈哈哈!原來長生不老真的可以實現啊。對不起,我不得不再次粉碎你的這個長生不老夢。計算确實沒錯,如果你坐上0.999光速飛船飛了1年後回來,地球确實已經過去了224年之久,但是對于你自己的感受來說,你真真切切的還是隻活了1年,一秒鐘也不會多,一秒鐘也不會少。如果你的壽命是100年,你一直在飛船上飛,當你回到地球的時候,地球确确實實過去了22400年,但是對于你自己來說,仍然隻能感受到你自己生命中的100年,一天也沒多,一天也沒少,每天仍然是24小時,1小時仍然是60分鐘。隻是在走出飛船艙門的那一刹那,你看見的地球上的景物,已經隔世。你用自己的一生驗證了你向前穿了22400年的時間。
從我們地球人的眼裡來看,其實你也并沒有比我們潇灑多少,雖然你的1分鐘相當于地球的224分鐘,可是在地球人眼裡,你的一切動作全都變慢了,地球上吃一個包子1分鐘就完了,而在地球人眼裡,你吃一個包子卻要24分鐘;地球人打一個響指隻用1秒鐘,而在地球人眼裡,你卻花了224秒鐘才慢慢騰騰地把一個響指打完。很遺憾,相對論無法讓你長壽。
所以我們無法突破上帝的枷鎖,時間對每個人都是平等的!如果我們想體驗一次穿越未來,上帝會感慨道“噢,可憐的人啊,行動得比蝸牛還慢,活着還有什麼意思呢?”
喜歡硬科普的關注物質和意識,後續我們繼續穿越時空!下一篇文章講,一代宗師洛倫茲!
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