從光子的角度來看,太陽發出的光要多久才能到最近的恆星?

2020-09-19 天文在線

從光子的角度來看,如果時間在光速下減慢到零,我們的太陽發出的光需要多長時間才能到達最近的恆星?

請不要讓自己被相對論的不良普及所誤導。

在光速下,時間不會減慢到零。物質物體(如鍾)無法達到光速。它可以接近,當然可以任意接近,但不能以光速接近。

究其原因呢……你問的是時間在光速下是什麼樣子。相對論關於光速的基本假設是:對所有的觀測者來說都是一樣的。如果一個觀測者的物體以真空光速運動,那麼對於所有的觀測者來說,它就是以真空光速運動的。但觀察者總是在自己的參照系中休息。那麼,以光速旅行的觀測者呢?為什麼,這樣的觀察者會同時看到自己以光速旅行(因為所有觀察者的光速都是一樣的)和處於休息狀態?這顯然是不可能的,也是證明為什麼沒有觀測者參照系以真空光速行進的眾多方法之一。

話雖如此,我們也不妨去考慮一個實際的觀察者以非常接近光速的速度行進會發生什麼。對於這個觀測者來說,到達最近的恆星確實只需要很短的時間。多短?如果你能任意接近光速,你想要多短就多短。因此,是的,觀測者原則上可以以接近光速的速度旅行,以至於在他們自己的參照系中,只需一秒鐘就能到達最近的恆星。或者一微秒。甚至更少。

你可能會疑惑,這怎麼可能?這就得說到相對論的另一個方面是,對於移動的觀察者來說,他們運動方向上的距離會顯得越來越小。因此,速度非常快的觀測者將看到宇宙變平,以光年測量的距離縮短到以公裡或更小的距離測量。因此,這些觀察者將在短短幾秒鐘內到達最近的恆星,不是因為他們看到自己的移動速度比光速快,而是因為到最近的恆星的距離將會縮小。

對於我們來說,觀察這些來自地球的旅行者,他們仍然需要數年時間才能到達目的地。但是如果我們有一個強大的望遠鏡來觀察它們,我們會看到它們的時鐘慢得像爬行一樣慢下來。他們所有的動作看起來都是非常慢的。因此,是的,雖然我們需要數年時間才能看到他們的宇宙飛船到達那顆遙遠的恆星,但我們可以確認,他們的機上時鐘和他們的身體在旅途中只會老化幾秒鐘或更少。

時間是以光速定義的。

比爾·C·裡默斯(Bill C.Riemers)就科學家們表示一旦達到光速,時間就停止了這一言論進行了回答,而這種說法是真實的事實,還是只是一種理論?

然而,如果包括發射和吸收,我們就可以回答一個類似的問題:

如果光子可以老化,那麼光子的年齡會有多長呢?

我們知道發射和吸收時間的總和至少是T,空間並不是一個完美的真空,所以沿途的每一次相互作用都會增加一個T或更多。現在我們可能不能把發射和吸收都作為光子年齡的一部分。所以我估計光子的年齡是:

t≥(<n>+12)T

t≥2<n>+12f

其中<n>是不相關度量值的預期數量。

如果能插入一些數字就好了。但這需要知道星際空間在這個頻率下的折射率,這個數字非常接近,但並不完全是1。

大部分衰老將發生在恆星附近,因為那裡將有最多的媒介與之互動。

這裡的主要問題是,光子的年齡非常小,但不是零量。年齡將取決於介質和頻率,以及光子通過該介質的距離。

你可能已經注意到我說的是不相關的測量。事實證明,一遍又一遍地測量相同的值,實際上每次都會重置波狀態,這具有減緩波狀態演變的效果。

所以我的理論是,光通過偏振介質…的老化程度要小得多。

當然,歸根結底這是無稽之談,因為光子似乎沒有任何老化機制。希望這是一次關於時間本質的有趣的學習練習。

作者: quora

FY: 羅導

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