當物體速度達到光速時,時間真的會停止嗎?

2021-01-15 浩瀚宇宙

有人問,當物體速度達到光速時,時間真的會停止嗎?


當我們的運動速度接近光速的時候(實際上這個表述也有問題,應該是速度大小可以與光速相比擬的時候),高速運動狀態下,時間的流逝會變慢。但是我們要注意的是這個時間變慢,其實只是從外界的觀察者來看發現的現象,作為當事人的我們,既無法覺察到時鐘的變慢,也看不到我們自身衰老的減緩。你就是說無論用任何的實驗手段,我們測量自身所在的這個體系,比如宇宙飛船,時間流失速度,感覺上仍然是同樣的。也就是我們不會覺得自己的動作變成了慢動作。


高速運動時時間流逝變慢,已經得到了各種手段驗證,比如用波音噴氣飛機承載著原子鐘進行環球高速飛行,比如飛船在太空中的航行。更有意思的是,美國宇航局有一對孿生兄弟太空人,於是宇航局對他們做了細緻的觀察,看到理論上的孿生子效應(當然,由於我們太空航行條件的限制,並沒有達到理論假設上的那種誇張的高速,他們的年齡看上去也沒有什麼差別)。


雖然時間變慢,已經得到了理論和實驗上的證明,但是就像有很多現象一樣,其實談不上是為什麼。也就是我們並不知道它背後的原因,只能說我們以前對於時間和空間概念的理解,是需要更新的。


時間變慢並不意味著,某個狀態下時間會停止。因為任何非零質量的粒子無論如何加速都是永遠達不到光速的(有光這類物質才是生而具有光速的)。對於光子來說,時間也並不是停止的。當然對於光子本身談不上什麼衰老,只會在不同條件和過程下有物理性質的變化。光子是我們觀察的重要探針,是傳遞信息的媒介,具有最大的速度光速,但是並不是跟時間無關的。比如觀測宇宙深處甚至宇宙誕生之初的光子,我們可以看到天體和宇宙的年齡。


相對論給我們觀察宇宙,提出了一個嶄新的角度,那就是時間和空間並不是可有可無的背景,他們本身就是存在變化的物理量。時間、空間、速度、能量,就這樣被相對論用一些看似簡單的方程聯繫在一起。其中的奧秘現在仍在探索之中。

相關焦點

  • 如果速度達到光速,時間會停止嗎?
    根據狹義相對論的鐘慢效應,速度越快時間越慢,很多人就會認為,速度到達光速,時間就會停止。事實上,從光的角度來看,時間並沒有被凍結,因為光沒有角度。不存在光速參照系,可以使光處於靜止狀態。這是愛因斯坦狹義相對論的基礎,在過去的一百年裡,它已經被大量的實驗所證實。
  • 如果速度達到光速,時間會停止嗎?還是說會倒流?
    如果速度達到光速,時間會停止嗎?還是說會倒流?只能說,在目前我們所在的四維時空下,任何在絕對速度上企圖達到或超越光速的想法都是一廂情願,也是不現實的。狹義相對論告訴我們,速度越快,時間就相對越慢,所以很多這樣想,如果達到光速,時間是不是就停止了?最大的問題是,無論如何你都不能達到光速,只能無限接近!那麼就假設達到光速的99.99%,這時候的時間流逝會是怎樣的呢?
  • 為什麼時間會膨脹,達到光速時間停止怎麼理解?
    愛因斯坦在狹義相對論裡面,用無法辯駁的邏輯論證,確定了光的基本屬性,就是它是我們世界的物質的極限速度,任何有靜質量的物體都無法達到,更無法超越光速;真空光速在任何參照系都是恆定的,光速本身也不可疊加。光速限制和光速恆定通過洛倫茲變換得到完美的解釋。
  • 網友問:飛船達到光速時,時間真的靜止了嗎?
    理論上是這樣的,無限接近光速時,物體內部的時間流逝速度變慢,也就是相對論的時間膨脹效應。在小說《三體》當中,程心和艾AA乘坐的星環號曲速飛船,飛往286.5光年外的DX3906恆星系統,飛船內只經過了52小時,其中光速飛行時飛船內的時間是停止的,而地球參考系的時間,卻經歷了280多年。
  • 達到光速時間就會靜止,那麼光速運行的飛船內時間會停止嗎?
    在狹義相對論中,愛因斯坦提出,宇宙中最快的速度就是光速,從理論上來分析,沒有任何一種物體的運行速度可以與光速一致或者超過光速,因為一旦這個物體達到光速,那麼時間對於這個物體來說,就變成了相對靜止的存在。簡單來說,就是從地面上看起來,光速運行的物體看起來是一動不動的。
  • 達到光速時間靜止,那光速飛行,能長生不老嗎?
    達到光速時間靜止,那光速飛行,能長生不老嗎?提起時間,人們往往會感嘆它可能是世界上最熟悉,同時也是最不可思議的事,畢竟誰也不知道時間從哪來,又到去往哪裡.在狹義相對論中,速度是時間的快進鍵,光速是時間的暫停鍵。
  • 速度超過光速,時光真的會倒流嗎?
    根據愛因斯坦的相對論,宇宙中的最大速度為光傳播的速度,(C=30萬千米/秒),幾乎不會有物體的速度超過光速。但是畢竟人類對宇宙的認知還非常有限,宇宙中的許多事物科學家們都還無法解釋。當有一天,真的有物體的速度超過光的速度的時候,真的會像愛因斯坦預言的那樣看到過去的發生的景象嗎?
  • 如果自由落體的距離無限,物體的速度有可能達到光速嗎?
    所以我們知道,在地球萬有引力的作用下,物體無論在哪種情況下都會受到重力作用。而當一個物體只受到重力作用時,我們把這種運動稱為自由落體運動。根據牛頓第二定律,物體的加速度等於它受到的力相加除於它的質量。因為自由落體的物體忽略空氣阻力的影響,它只受到一個重力作用。而物體的重力等於地球的萬有引力常數G稱上自身的質量。這樣一來,兩個公式中的質量被約去了。
  • 光速和時間有什麼關係?為什麼說達到光速時間停止?
    有人提問:光速和時間有什麼關係?為什麼說達到光速時間停止?要回答這個問題,我們需要建立參照系的概念。
  • 光速下時間會停止,是不是坐在光速飛船裡的人就不會老了?
    那麼我們現在可以來回答當人以光速運動會不會長生不老的問題了,按照時間膨脹效應的推論,當運動速度趨近於光速,時間會變得越來越慢(時間間隔越來越大),推論下去當運動速度達到光速,時間就停止了,時間停止了不就長生不老了嗎?沒錯,在地球人看來,光速運動的人確實是長生不老了,因為時間定格了(時間間隔無窮大)。
  • 運動速度越快,時間越慢,那達到光速時會是怎樣的情況?
    理論上說,當運動速度越快,時間越慢,當運動速度趨近於光速,時間就趨近於靜止,但理論上並沒有說「達到光速」,時間會怎麼樣。在狹義相對論中,是已經禁止了任何有靜質量的物體達到光速的可能。一個靜質量為m0的物體,隨著它運動速度的加快,它的動質量M將會如此變化,看如下公式,當速度v逐漸增加,動質量M增加,當v趨近於光速c時,M趨近於無窮大,給一個具有無窮大質量的物體進行加速,理論上需要無窮大的能量,這是不可能的。所以,狹義相對論中規定,一切有靜質量的物體皆不可能達到光速。
  • 如果一個物體的速度超過光速,你能看到它嗎?
    當一個物體超過光速時,會有什麼現象?我們知道,按目前的理論,在這個宇宙沒有什麼比光速更快。那麼假設一個物體的速度超過光速,你能看到它嗎?然後,當它從你身邊退去時,你會看到紅移的光,這是由於一個後退的物體都卜勒紅移而導致波長的拉伸,光的頻率降低,到達你的時候,也會導致一個分割的圖像出現雙向發生!圖像將是模糊的。一種更簡單的表述方法是,你會看到從物體到達的藍移光,而離開的紅移光從物體上轉移到物體,在物體經過後,會導致一個相反方向的分割圖像。
  • 當物體突破光速時,會有類似音障的光障嗎?
    在地球上,當物體的速度突破音障時,將會發出巨大聲響的音爆,並有可能在物體周圍形成音爆雲。那麼,是否存在類似於音障的光障呢?當物體突破光速時,又會產生什麼現象呢?根據狹義相對論,真空光速c是最快的局域速度,物體或者有效信息的傳播速度不可能突破光速,而且有靜質量的物體還不可能達到光速。真空光速可以說是「光障」,沒有物體可以突破,也沒有人知道突破「光障」會產生什麼現象。不過,在某些情況下,「超光速」是存在的,並且也會產生標誌性的現象,這就是切倫科夫輻射。
  • 愛因斯坦是怎麼知道光速無法超越?達到光速時,時間就會靜止
    達到光速時,時間就會靜止 愛因斯坦提出的狹義相對論向人類陳述了一個事實,他告訴我們,光速是這個宇宙中最快的速度,是僅能接近、無法超越的速度,值得注意的是,該理論是人們認識宇宙的基礎,也是科學家們普遍認同的理論,愛因斯坦的思想還表明,宇宙中的一切事物均以一個固定的速度在時空中運動,該速度名為光速,或許你會感到這種觀念十分怪異,實際上這也是人類在日常生活中無法觀側到相對論效應的原因
  • 持續給一個物體加速度,最終的速度會超越光速嗎?
    持續給一個物體加速度,也就是說持續給一個物體力,最終速度會超過光速嗎?不會!愛因斯坦的相對論表明,速度越快,質量就越大。當然,在我們的低速世界,這種質量的變化非常有限,可以忽略不計。不過一旦來到亞光速,速度帶來的影響就比較明顯了!給物體持續的力到了一定的臨界點就不會給物體增加速度了,這個力只能讓物體增加的質量來加速!因為速度越快,增加的質量就越多,需要有力為這部分增加的質量「負責」!其實從我們地球的引力對外界物體的作用就能直觀地體驗到這種規律!
  • 相對論說速度超過光速,時間會倒流,這真的還是謬論
    1905年,愛因斯坦在「狹義相對論」中這樣解釋一個「奇異」世界:我們所處的宇宙可以看成是一個四維時空,隨著物體運動的速度增快,時間流程將會變慢,空間尺度將會縮短。1915年,愛因斯坦進一步提出他的引力理論,叫作「廣義相對論」。同樣在這個「奇異」世界中,在大質量物體(即強大的引力場)作用之下,時空結構會發生彎曲,時間流程也會變慢。四維時間可以像三維空間一樣發生彎曲。
  • 為什麼一個物體接近光速時,時間會變慢?
    讓我們先退一步,回顧一個事實:根據狹義相對論的假設,一個物體接近光速(或者任何速度)的時候,時間都不會變慢。一種專門設計用來量化時間的儀器在運動或相對於觀測者運動時(速度接近光速),時鐘會走得更慢(稍後會詳細介紹)。愛因斯坦所描述的鐘的類型是一個特定的性質和設計的一個「光子鍾」。在光子鍾內,光在鏡子之間反射。
  • 人類自身如果達到了光速之後會怎樣?
    人類自身如果達到了光速之後會怎樣?所發生的事情你無法想像(永生或死亡?)大家都知道的光速它作為我們已知的在自然界內是最快的速度了,以我們人類現有的科技要達到光速這幾乎是不可能的事。假如說我們人類已經達到了光速,那麼時間有可能會產停止,能達到永生或是直接死亡。
  • 人類自身如果達到了光速之後會怎樣?
    人類自身如果達到了光速之後會怎樣?所發生的事情你無法想像(永生或死亡?)大家都知道的光速它作為我們已知的在自然界內是最快的速度了,以我們人類現有的科技要達到光速這幾乎是不可能的事。假如說我們人類已經達到了光速,那麼時間有可能會被停止,能達到永生或是直接死亡。下面我們大家就一起來看看吧!
  • 從多高的地方落下,物體的速度才會超過光速?
    狹義相對論告訴我們物體是不可能達到光速的,因為會有一個質增效應,接近光速時質量趨近無限大,因此無論怎麼加速都不能讓它再加快一點速度!但有網友提出了一個尖銳的問題,萬有引力定律告訴我們,天體的引力和它們的質量成正比,質增效應導致引力增加,物體靠近速度會更快,如果有一個足夠大引力和無限遠的自由落體距離,物體會超過光速嗎?