若是人類以光速活動就可以長生不老嗎?這是一個關于時候的相對性的問題,所以會商這樣的問題我們要用到發生時候相對性問題的一個科學理論——相對論。
狹義相對論
相對論是德國+瑞士(雙國籍)物理學家愛因斯坦在1905年起首提出的,當然,那時并不叫相對論,他那一年方才哲學(即我們的物理學)博士結業,頒發了包羅博士論文在內的五篇主要論文,此中一篇《論活動物體的電動力學》提出時候和空間是具有相對性的,以此來詮釋麥克斯韋方程組中導出的一個結論:光速與參考系無關。這一篇就是我們所說的成立人類全新時空不雅的物理理論——狹義相對論。
同年他頒發了另一篇關于狹義相對論的主要論文:《物體的慣性跟它所含的能量有關嗎?》,在這篇論文中他給出了聞名的質能方程:E=mc^2。但會商時候相對性的問題我們其實只需要第一篇(《論活動物體的電動力學》)。
讓人誤會的名字
在這篇論文提出的劃時代的物理理論里,愛因斯坦指出時候和空間并不是絕對的,它們是相對的,在分歧的慣性參照系下看到的時候和空間是紛歧樣的。但他同時指出:它們作為一個整體的時空是絕對的。
良多剛聽到相對論的人都有種曲解,覺得相對論說一切都是相對的,但其實相對論的焦點里就有幾個焦點的絕對概念,好比時空是絕對的,光速也是絕對的。但曲解一旦發生就很難消弭,乃至他的新理論被付與了“相對”的名字,稱為狹義相對論,對此愛因斯坦的心里是拒絕的……
時候和空間的相對性——鐘慢和尺縮
但其適用什么樣的一個名字不主要,懂的人天然懂,不懂的人您換個名字他仍是不懂……
回到正題,愛因斯坦在狹義相對論中提出,時候和空間都是相對的,分歧的參照系下測量到的時候和空間長度會存在差別。對于一個靜止的參考系上的不雅察者(好比地球上的人)而言,一個高速活動的物體(好比高速飛船)地點的參考系的時候距離會變長,空間長度會縮短。我們此刻稱這種效應為鐘慢效應(或稱時候膨脹效應)和尺縮效應(或稱空間縮短效應)。
光速活動的人就能長生不老嗎?
那么我們此刻可以往返答當人以光速活動會不會長生不老的問題了,按照時候膨脹效應的推論,當活動速度趨近于光速,時候會變得越來越慢(時候距離越來越大),推論下去當活動速度達到光速,時候就遏制了,時候遏制了不就長生不老了嗎?沒錯,在地球人看來,光速活動的人確實是長生不老了,因為時候定格了(時候距離無限大)。
然而,這是“在地球人看來”,很顯然,在狹義相對論下這是相對的,地球人看來高速活動的人時候慢了,但高速活動的人本身可不這么認為,在高速活動的人看來本身的時候是正常的,卻是外界的時候會變慢了。這就是聞名的雙生子佯謬問題,這個現象告訴我們,在不雅察者(無論是地球不雅察者仍是高速活動的不雅察者)自身地點的參照系看來,時候是正常“流逝”的。
那么對于光速活動的人本身呢?謎底是:沒有這種參照系……這是狹義相對論的一個結論:光速不克不及作為參照系。
其實您很輕易能大白為什么,對于一個時候靜止的參照系,它上面即使有不雅察者也無法做出任何不雅察行為,因為他沒有時候不雅察……
這就很尷尬了,不是說高速活動的人感覺本身的時候都很正常嗎?怎么一達到光速就俄然變了呢?這就要提到愛因斯坦的第二篇狹義相對論論文了。
速度極限下的質量相對性——質量膨脹
鐘慢效應和尺縮效應是在光速不變道理根本上推導出來的,也就是說它們當作立的根本就是光速不變。所謂光速不變就是真空中的光速在所有的慣性參照系下測量都是一樣一樣的,并不會隨光源或不雅察者的活動而改變。也就是說它不會疊加任何物體的活動速度,這很輕易就讓人想到它是活動速度的極限,是以,活動物體無論如何加快,它都不成能跨越光速。
在獲得上面時候膨脹和空間縮短的相對論效應后,愛因斯坦在他的第二篇相對論論文中,按照光速極限的前提發現當物體加快到接近光速時,無論若何給它供給能量繼續加快,它都無法跨越光速。那么問題來了,按照動能定理,當輸入能量對物體進行持續加快,物體的動能理應持續增添,但因為光速極限的限制,物體的活動速度無法同步增添,這導致能量輸入與動能也無法繼續同步增添,輸入的能量沒有發生響應的動能,那么輸入的能量去哪兒了?
偉大的發現——質能關系
最終愛因斯坦經由過程與時候膨脹和空間縮短同樣的體例推導出第三個相對論效應——質量膨脹。他指出當活動物體被加快到趨近光速,它相對于靜止不雅察者質量會增添,所增添的質量就是前面加快過程中丟掉的能量!這樣愛因斯坦無意中發現一個宇宙的奧秘——質量=能量,這就是他的狹義相對論里最偉大的發現——質能關系!
質量膨脹效應導致時候遏制的光速參照系無法呈現
按照質量膨脹效應,當活動物體被加快到趨近光速,它的相對證量會越來越大,無論以何種體例對其繼續加快都變得越來越堅苦,按照理論和數學推論,當達到光速,其相對證量將變得無限大,這顯然是不成能的,因為即使我們找來全宇宙的能量,它都是一個有限的值,而并非無限大……是以很顯然,有靜止質量的活動物體是沒有可能經由過程加快達到光速的,也就是說經由過程加快的光速參照系不會呈現。
有質量的高速活動物體與光速之間永遠隔著一道無可跨越的鴻溝!
結論
在地球看來,當人無限接近光速活動,他的時候就會趨近于遏制,那么他對于我們來說就已經是長生不老了。可是對于無限接近光速活動中的人而言,他所顛末的時候沒有任何轉變,在他看了,一秒鐘依然是一秒鐘,一天依然是一天,一年依然是一年,只不外在他看來,可能宇宙就不是降生138億年了……
可是他的速度永遠無法達到光速,他的時候永遠無法達到遏制,是以在他本身看來,他永遠不會長生不老……
彩蛋:我發現一件不得了的工作!
在前面結論在無限接近光速導致時候膨脹的人看來,宇宙可能降生不久,因為在他看來,整個宇宙比地球所看到的小(尺縮效應)……若是他活動得足夠快,可能看起來宇宙降生還不到十年,很可能比他本身所知道的本身的春秋還小……一個在宇宙降生前就出生了的人呈現了……
0 篇文章
如果覺得我的文章對您有用,請隨意打賞。你的支持將鼓勵我繼續創作!