什么是光速
物理学中有很多我们不能确定的事情,比如什么时间?空间又是什么样子?组成我们身体最小单元的物质又是什么?
但真空中的光,一秒能跑300,000,000米(精确速度是:299,792,458m/s),这一点是毫无疑问的,并且无法被宇宙中的万物所超越。
博尔特的极限速度是12.42米/秒;行驶的动车速度大概是95米/秒;而航天器要想上升到150,000米的高度,进行绕地球的圆周运动,那它至少需要7,800米/秒的速度,但这只是真空光速的0.0026%。
30万公里/秒的真空光速,不仅引发了宇宙中很多奇怪的现象,还打乱了历史事件的先后顺序。
直觉是错的
凭直觉,宇宙空间里什么都没有,对吧?
理论上,只要我们有足够的燃料、引擎又不会爆炸,就可以一直让太空飞船保持加速运动。
如果这样的状态可以一直保持几年,那我们一定可以超过光速。
但这种认知,正是问题所在。
加速很长时间后,你会发现加速变得越来越困难。
无论多使劲得踩油门、无论踩多久,永远达不到或超过30万公里/秒的宇宙极限速度。
无所谓,光速是多少、宇宙极限速度又是多少,关我鸟事。
事情发生的时间顺序,对每个人来说都一样,对吧?
比如,你只有先被你妈揍,你才知道自己屁股疼。
你只有先开上了车,才知道这车好不好。对吧?
现在,我请你放弃这个观念,因为你是错了。
在宇宙里,对于不同的人来说,同一件事情的发生顺序可以是完全不同的。
这一切都归因于宇宙的极限速度,光速。
假设,我有两个手电筒。分别指向屏幕左右两侧,然后同时打开。
那相对于我来说,手电筒发出的光线的速度是光速,这点没有异议吧?
那我们加大一点点难度,这时我站在了一个匀速向右,做直线移动的小行星上,速度是光速的三分之一,也就是10万公里/秒。
而你正悬浮在宇宙中,并假设你可以清楚地看到这发生一切。
那我问你:相对于你来说,是不是右边手电筒发出的光子速度是40万公里/秒?左边的光子速度是20万公里/秒?
也就是说,射向右边的光子的速度超过了光速!对吗?
错!
首先,没有事物可以比光速更快!连光本身也不行,你看到的右侧光束还是会以光速前进。
而且,左侧的光束的速度也不会减慢,同样还是光速。
也就是说:像光子这样的无质量的粒子,在真空中总是以宇宙所允许的最大速度运动,且永远不会慢下来。
它不会管是谁在测量它,也不会关心观测者自身的运动速度。
不管你是谁,你在干什么,我出现就是光速,永远不变。
是不是挺奇怪的?还有更奇怪的。
如果在我和小行星的两边各立一个靶子,那么哪支手电筒发出的光子会先击中靶子呢?
对于我来说,两个方向的光子速度相同,而我和两个靶子的距离不会变化,所以会同时集中靶心。
对于你来说,两侧的靶子和我以及小行星都在向右移动。
因为光速不变,那你是不是可以想象成手电筒发出的光子,它们出发的起点是没有变的,而我和小行星以及靶子却是在向右移动。
也就是说,左侧的光子会提前击中靶心,对吧?
因为左侧光子的行程更短,在速度不变的情况下,用时一定更少。
你和我谁是对的呢?
答案是:我们两个都对。
你没晕吧?
我们再加入第三个人,还有更神奇的事情。
以上的场景不变,如果你的开的那辆小车也参与了进来,它和我都同向的向右行驶,但小车的速度是20万公里/秒,大于我的10万公里/秒。
那是不是就意味着,小车看到的我是在向左运动?
小车的结论一定是:右边的光子先击中了靶心。
和你的,正好相反!
那在这个场景下,我们三个人说的不仅全部是对的,而且全部都相互冲突。
回到我们开始的观点:在宇宙里,对于不同的人来说,光子击中靶心,这同一件事情,有可能不是同时发生的!对吧?
而且,在宇宙中,我们对于自己亲眼目睹宇的事情,也不能下定论,它一定就怎样怎样!
尽管你说的是真的,是事实,但也要取决于你当时的物理状态!
因为对我而言:两个手电筒的光,同时击中靶心;对你而言:左侧的先击中靶;对小车而言:右侧的先击中靶。
已经发生的事情是真的吗?
上面这个复杂的情景,其实是在帮助我说明下面的问题。
宇宙中的事件没有绝对的先后,因为你可以通过不同的运动速度,改变事件的先后顺序。
这是不是完全违背了你对历史的认知?
也就是说:宇宙中没有统一的历史,不同速度的物体,看到的历史不同。
打破因果关系
我们还是回到上面的场景中。
小车是最超前的观察者,对吧?
它看到结果的时间早于你,你又早于我。
那你有没有想过:假设小车的速度超过了光速,达到了40万公里/秒,它会看到什么结果?
对于它而言,我是不是正在以30万公里/秒的光速向左移动?
那它是不是会看到,我打开右侧手电筒的那一霎那,光子同时击中了右侧靶心?没错吧?
那,它要是再快一点点呢?
这个时候,因果关系就不再成立了!
因为小车会看到我还没有打开右侧的手电筒,光子就已经击中了右侧靶心!
那对于一个静止的物体,哪怕你比30万公里/秒的速度多0.00000000001的速度,
这也会让宇宙成为一个完全没有因果关系的世界,太疯狂了。
你还没干呢,活儿完事了。
你还没点火呢,车就开了。
你还没花呢,钱就没了。
你还没睡呢,就该起床搬砖了!
所以,你明白为什么不能超过光速了吧!这都是命!
没有东西能跑得比光还快,因为那将破坏宇宙的因果法则!
那为什么是300,000,000米/秒?
目前,没有那个理论能给出答案。
这个值对人类来说太快了,从星际的角度讲又太慢了。
最近的恒星离太阳系也有4.22光年的距离,我们要想实现星际旅行希望依旧渺茫。
但是!
光速说的是真空中光子的飞行速度,而宇宙中的真空空间并不是真的空。
而这个我们目前还不知道是个什么玩意儿的空间,是动态的,它能膨胀、收缩、弯曲、拉伸,甚至还可以抖动!
要是我们能挤压它呢,把两个星球之间的空间压缩。
那么跑的快不快,是不是就不那么重要了?
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