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比光速还快是如何影响距离和时间的呢?

编辑:网友投稿来源:互联网整理更新时间:2020-11-09 20:57:07

这不是一种假设的情况,而是根据相对论不可能的情况。

爱因斯坦著名的方程,E = mc,其中E是能量,m是质量,c是光速。根据这个方程,质量和能量是同一个物理实体,可以相互转化。由于这个等价性,物体因运动产生的能量会增加它的质量。这意味着,一个物体移动得越快,它的质量就越大。只有当一个物体移动得非常快时,这一点才会变得明显。例如,如果它以光速的10%的速度运动,它的质量只会比正常情况高出0.5%。但如果它以90%的光速运动,它的质量将会翻倍。

如果一个物体的速度接近光速,它的质量就会陡然上升,也就是说它趋于无穷。如果一个物体试图以每秒186,000英里的速度运动,它的质量就会变得无限大,移动它所需要的能量也会无限大。所以保持光速运动需要无限的能量。

但如果你以接近光速,比如说99%的速度旅行,你会体验到一些有趣的效果。其中一个著名的结果是物理学家称之为时间膨胀的东西,它描述了对于运动非常快的物体,时间是如何运行得更慢。如果你乘坐以90%光速飞行的火箭,你的时间流逝会减半。你的表只会前进10分钟,而地球上的观察者会前进20分钟以上。

你还会体验到一些奇怪的视觉效果。这样的结果之一被称为像差,它显示出你的整个视场将如何缩小到一个微小的,隧道形状的“窗口”在你的飞船前面。这是因为即使是你身后的光子看起来也是从正方向来的。此外,你会注意到一种极端的多普勒效应,它会使你前方的恒星发出的光波聚集在一起,使物体看起来是蓝色的。来自你身后恒星的光波会分散开来,呈现红色。你走得越快,这种现象就会变得越极端,直到所有来自飞船前面的恒星和后面的恒星的可见光都完全偏离了已知的可见光谱(人类可以看到的颜色)。当这些恒星移出你可感知的波长时,它们就会变成黑色或在背景中消失。

如果你需要更有效的时间膨胀,黑洞将是一个更好的选择。在这里,时间极度膨胀,时空是如此弯曲,以至于以光速旅行将给你没有运动的感觉。(如果你活在视界内,到达黑洞的表面……这是不可能的,因为一旦你进入视界,由于重力潮汐力,你就会被粉碎到亚原子尺度。
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