雖然大家都知道「光速不可超越」是現代物理學的一條鐵律,但是仍然有許多人試圖通過一些非常規的思想實驗來打破它,例如有一根1光年長的繩子,我在這一頭拉一下,另一頭就馬上會有所感知,或者是想像中的一個一步能跨越1光年距離的巨人……
需要指出的是,這些思想實驗大多都是經不起推敲的,比如說在上述的兩個例子中,只有是絕對剛體的繩子,才能做到「我在這一頭拉一下,另一頭就馬上會有所感知」,但事實上絕對剛體是不存在的,而由於巨人的腿是有質量的,因此他移動腿的速度就不可能超過光速(具體可參考「質增效應」)。
於是有人又提出了一個很有意思的思想實驗,即:假如電腦的屏幕有1光年寬,我們能讓屏幕裡的滑鼠超光速移動嗎?下面我們就來討論一下。
我們在電腦屏幕上看到的圖像,其實是由一個個非常小的像素構成,屏幕裡的滑鼠當然也不例外,而當我們操作電腦設備移動屏幕裡的滑鼠的時候,並不是構成它的像素在移動,而是屏幕裡相關像素的狀態改變給我們造成的錯覺,為了說明這個原理,我們可以來看一個簡單的例子。
上圖為一種常見的「跑馬燈」,在我們的眼中,它所製造的光影似乎是在快速地移動,但如果稍微仔細一點觀察的話,你就會發現「跑馬燈」的光源根本就沒有移動,它們只是通過自身狀態的改變來給我們製造了一種錯覺。
我們看到屏幕裡的滑鼠移動也是類似的道理,簡單地講就是,當我們操作電腦設備讓滑鼠從A點移動到B點時,其實就是電腦程式讓屏幕裡從A點到B點的路徑上的相關像素的狀態產生改變,從而讓滑鼠的圖像沿著這個路徑依次出現和消失,最終定格在屏幕裡的B點,於是在我們的眼中,屏幕裡的滑鼠就動了起來。
現在我們回到主題,為了簡化問題,我們先將這個1光年寬的距離平均分成4份(如下圖所示),現在我們要做的是,先讓滑鼠的圖像從A點消失,然後讓它在B點出現,接下來讓它從B點消失,再讓它在C點出現,其它的點則以此類推,直到滑鼠的圖像定格在最後那個點(E點),這樣就可以給人營造出屏幕裡的滑鼠沿著一個路徑移動的錯覺了。
可以看到,因為一個物體以光速從當前的點運動到下一個點所要的時間需要0.25年,所以我們只需要將「滑鼠的圖像從當前的點消失再讓它在下一點出現」的時間控制在小於0.25年之內,就可以讓滑鼠的這種移動超過光速。按照這個思路,我們還可以將這1光年的距離分為很多很多份,分得越細,滑鼠的移動就看起來越真實。
因此可以說,假如電腦的屏幕有1光年寬,那麼從理論上來講,只要這臺電腦的性能足夠強勁,我們確實能讓屏幕裡的滑鼠超光速移動。然而這種所謂的超光速移動實際上是沒有實際意義的,為什麼這麼說呢?
這是因為在每個點上的信息都是由電腦主機傳遞過來的,而在這些點之間是沒有什麼聯繫的,也就是說,「屏幕裡的滑鼠圖像從當前位置消失」與「屏幕裡的滑鼠圖像在下一個點出現」這兩個事件,根本就沒有因果關係,在它們之間是無法傳遞信息的。
值得一提的是,由於這臺電腦的屏幕有1光年寬,如果它是平整的,那麼無論在哪個位置觀察,這臺屏幕的各個區域反饋給我們光線都不會同時到達,反過來講,電腦主機發送出的信息也不會同時到達這臺屏幕的各個區域,因此我們就不可能看到屏幕裡的滑鼠在正常移動。
為了解決這個問題,我們必須將這臺電腦的屏幕設計成一個球面,而讓電腦主機以及觀察者處於這個球面的中心,這樣就可以讓屏幕的各個區域與我們之間的距離完全相等。一切準備就緒之後,我們只需要大手一揮,就會在幾個月之後,觀察到屏幕裡的滑鼠超光速移動的奇觀。
為什麼要幾個月之後才能看到呢?這是因為這個球面屏的半徑很大(大約為0.16光年),以至於信息從電腦主機到屏幕上的相關區域需要很長的時間,而屏幕反饋給我們的光線也同樣如此。
好了,今天我們就先講到這裡,歡迎大家關注我們,我們下次再見`
(本文部分圖片來自網絡,如有侵權請與作者聯繫刪除)