假如光速僅有 10 米 / 秒，世界會變成什么樣？
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假如光速僅有 10 米 / 秒，那愛因斯坦的相對論效應就將在我們的日常糊口中到處可見了！
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決議了，今早去跑步吧！你猛吸一口吻后正標的目的前沖……俄然一陣詭異的暈眩襲來，令你一個趔趄摔倒在地，如同一只癱在瀝青地上的水母。在標的目的大夫確認過并無大礙后，為了搞清晰狀況，你起身試探性地走了幾步。無可置疑的是，身邊的衡宇都變得扭曲并標的目的你倒來，而街道的絕頂卻顯得更加遙遠！
你稍稍提速，試圖消弭這一錯覺，卻發現偏離感反而加劇了。“好吧，既然如斯我索性全力沖刺看看！”剎那間，你面前的宿世界變得無比敞亮，而且視野中的氣象自中間呈現出奇幻的紫羅蘭色，逐漸往邊緣過渡至暗紅色調。
令人眩暈的幻象
同時你發現本身的雙腿正以某種怪異的體例閃現于鼻子底下：明明直勾勾地盯著前方奔馳，卻能在視野下方看見雙腿，仿佛本身被折當作了兩段！道路的兩旁都是滿臉驚奇的行人，更詭異的是，這些行人在你剛跑起來的時辰就已經在你的死后了！
難怪方才在起步奔馳時會感應眩暈。好吧，既然你必定讀過了題目，也沒需要再跟你賣什么關子了：原本的光速已被除以 29945879.2，此刻的光速僅為 10 米 / 秒。聽上去的確就是在說笑？并且這跟奇異的幻象又有什么關系呢？
其實光線與雨滴有些相似：當你靜止不動，“雨滴”會垂直灑落在你頭頂；而越是跑得快，迎面而來的“雨滴”也就越多。換句話說，當你跑步進步時，你半斤八兩于匯集了那些本該落在你身前的“雨滴”，它們最終都傾斜著失落落到你身上。
同理，越接近光速（物理學上以 c 暗示），照到你臉上的光線也就越多。這就是“相對論性畸變”。
當你遏制不動 1 ，只有你正前方及其兩側的物體反射出的光線（小圖藍色箭頭所示）可以進入你的視野（小圖虛線前方的規模）。
當你行走時 2 ，你能感觸感染到身前的光線標的目的你匯聚過來（物體扭曲變形）。
從碎步小跑 3 到全力沖刺 4 ，環境會顯著變糟：光線的強烈偏移使你起頭看見那些原本應該在你死后，甚至是在你頭頂或鼻子上方的一些物體（小圖紅色箭頭）。
所以，在圖像下方那個看起來有點詭異的工具其實……是你本身的腿！需要注重的是，你身前物體反射的光線在你視野中所占有的空間會越來越少，從而發生這些物體越來越小、越來越遠的假象。畸變的成果就如你之前所見，影像都往視野中心蜷縮：這也詮釋了為何位于視野中間位置的物體有所減小并看起來正逐漸遠去，而那些原本不在視野規模內的物體卻映入了視野邊緣。而且集中在你面前的光線如統一個放大鏡，使所見的影像更為敞亮。
至于色彩轉變的現象，則與聲音有所相似：當聲源離你越近，聲音也就更為鋒利；反之則越低落。這也是為什么當一輛汽車從遠處駛來，顛末你面前又遠去時，你會聽到聲音響應地從低落變得鋒利，繼而回歸低落。
對于光線來說，“越鋒利”意味著“越藍”，“越低落”則“越紅”。所有這些現象適才都呈現過，只是你不曾有過清晰熟悉，此刻再測驗考試碎步小跑至“亞光速”就一目了然了。
可見光顏色隨光波頻率轉變“嘿！那我們此刻可以嘗嘗跨越這活該的光速了吧？”當你拼盡全力提速至 9 米 / 秒（也就是 32 千米 / 時，今朝光速的 90%），光線變得其實太刺目，你感覺仿佛所有的陽光都直奔你而來。這是因為光線過度“偏藍”而釀成了紫外線——對于想在嚴冬中享受太陽浴的人來說倒不錯！
同時一個非比平常的現象驀地引起了你的注重……就在你當作功連結準光速奔馳的那幾秒鐘時候里，你路過了市政廳前的噴泉、馴馬場和公園的秋千，它們都按原本所設想的那樣被襯著上了奇異的色彩并扭曲變形。
然而詫異不止于此：噴泉的水帶著一種獨特的肅靜感噴涌而出并落下；扭轉木馬以極為遲緩的速度在扭轉著；孩子們無比安靜地蕩著秋千，而秋千看起來就像被卡了在半空中……沒錯，一切都仿若置身于一部慢鏡頭片子中！
聲音和光線并紛歧樣
停一停！就在你停下腳步籌算喘口吻的剎時，四周的一切都加快恢復到了本來的正常狀況。在此引出一個小小的申明：約在一個多宿世紀前，阿爾伯特·愛因斯坦就曾指作聲波（例如揚聲器里傳出的音樂）和光線間有著一個龐大的差別。
聲波的素質是空氣的振動，其傳布速度為 340 米 / 秒。若是你朝著揚聲器跑去，聲波達到你的速度就會略快于它原本的傳布速度，這是因為你的活動會使風迎面吹來，此時聲波依然在空氣中以 340 米 / 秒的速度傳布，假設空氣以約 10 米 / 秒的相對速度朝你而去，那么你迎面趕上的聲波速度現實可達 350 米 / 秒。
至此沒什么不當，然而愛因斯坦所言，光線即使在真空中也能傳布！顯然在這種環境下就不存在風推著光線進步的可能了，所以光線的傳布速度對你來說必定持之以恒，即使你像個瘋子一樣對著光源疾走，光速也不會改變。愛因斯坦還提出，固然光速是恒心猿意馬不變的，但時候和距離卻并非一當作不變。沒錯！不要感覺不成思議，耐煩看下去天然會大白。
慢動作請安
當你在人行道上立足時，隨手跟班旁駛過的公交車上的乘客打個號召吧。總會有人答復你的善意，只是他們的手揮舞得很是很是遲緩……物體的活動會減緩時候的流逝，且會壓縮物體的長度：因為公車在道路上行駛，故而車上乘客的勾當也由此被放慢。那么在他們眼中，你是否就如同老式默片中的一個加快活動的人物形象呢？
并非如斯，對于車上的乘客來說（他們的環境與你奔馳的時辰不異），不外是你與城市中所有其他物體執政公車的反偏向活動而已！
試著想象一輛以 5 米 / 秒，即半光速（別忘了我們假設的光速為 10 米 / 秒）行駛的公共汽車。假如車上有一位乘客攜帶著一根 2.2 米高的龐大管子，管子兩頭都裝上了平面鏡，且有一束光線反射此中，那么光束在鏡子間往返來去時會發生什么呢？
從乘客的視角來看 2 ，行人以 5 米 / 秒的速度朝公車相反的偏向活動；而光線傳布顛末的距離則是管子長度的兩倍，即 4.4 米，而非行人視角的 5 米擺布。于是矛盾就呈現了：若是我們假設光速是恒心猿意馬不變的，那么對于車上乘客來說，時候僅曩昔了 0.44 秒；同樣的時候換到行人視角，公交車就只駛離了 2.2 米
若是行人在公車顛末本身面前的剎時打開手電筒 3 ，0.5 秒后，手電筒發出的光達到 5 米之外的一個指示牌上，是公車行駛距離（2.5 米）的兩倍遠。
然而對于車上乘客來說 4 ，光線從發出至達到指示牌僅曩昔了 0.44 秒，所以乘客眼中指示牌相距行人只有 4.4 米。從這兩種視角推算出的光速是一致的：5 米 /0.5 秒 =4.4 米 /0.44 秒 =10 米 / 秒。這申明無論公車若何提速，光線一向都是那么快！由此可以總結：光速是無法超越的。換句話說，這種由活動發生的時候放緩、距離縮短的影響是因不雅察者的視角而異的。這即是所謂的“相對性”，鑒于我們剛已聊到愛因斯坦的“相對論”，這應該也是料想之中的事：就比如你看到一個從遠處走來的伴侶，因為前景透視效應他顯得很細微；同理，在他眼里你也絕非一個巨人，反而你才是顯得細微的那一個。
誠然，這些現象簡直獨特，但不克不及當作為你疏于活動的捏詞！試著不寒而栗地從頭邁開步子，順路找找哪有墨鏡和防曬霜賣。不外你應該也意識到了，要超越光速是壓根沒指望的事。還記得光速是恒心猿意馬的嗎？這意味著，基于你的視角，無論你是靜止的或是以 99.99%的光速活動著，光線的傳布速度永遠都是 10 米 / 秒。
換句話說，你永遠都不成能跨越光速。
信鐘仍是手表？
于是，在回家之前你仍是做好籌辦撒開步子汗流狹背地跑上一個小時。合法你邊跑步邊回首今天學了些什么的時辰，你俄然想起身里廚房的鐘，感受漏了什么關頭之處。
照理說在你跑步時，座鐘會因離你遠去從而放慢節拍：就理論計較來看，你手表跑一圈曩昔 60 分鐘時，座鐘只走了 52 分鐘。然而在座鐘的角度，是你在遠離，故而變慢的也是你，如斯說來，你的手表走過 60 分鐘時，座鐘應該已經走了 1 小時 9 分鐘了。
這兩種說法都是準確的，這也被稱作“透視效應”，正如適才提到的你與你遠處的伴侶，彼此看對方都感覺細微一樣。那么問題來了，等你抵家的時辰，你的座鐘跟手表該怎么調整呢？
謎底就是，只需在座鐘旁邊靜靜待上一個小時（以你的手表為準），半斤八兩于你把本身調整為座鐘的視角。于是我們可以得出以下結論：就物理學來說，一個簡單到不克不及再簡單的不雅察成果（例如光線分歧于聲波，可以在真空中傳布）有時卻可以得出異乎平常的結論。以及，活動確實是一個打發時候的好方式！
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撰文 René Cuillierier
編譯 竺燁
新發現公家號：sciencevie- 發表于 2019-04-20 21:59
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