爱因斯坦的相对论提出了时间膨胀效应,认为时间会随着速度的增加不断变慢,当速度达到光速的时候,时间也会停止。
当然,我们也知道,有质量的物体是无法达到光速的,只能不断向光速靠近,于是这里产生了一个问题:相对正常速度的参考系下,时间流速会随着速度的增加而不断变慢,那么现在我们乘坐一艘速度达到了0.9999倍光速的飞船,在宇宙中航行一年,地球过去了多久?
可能很多人会说,既然速度越快,时间越慢,可为什么我们乘坐飞机航行前后,并不会感觉到时间有变慢?正是我们在现实中无法感觉到时间的变慢,所以很多人都会怀疑相对论提出的时间膨胀效应,认为时间随着速度的变化而变化是不正确的。
(资料图)
可事实上,越快的速度时间越慢已经是一个被证明的现象,在现实生活中,想要看到现象只能通过一些先进精密的仪器,因为速度不够快。只有人造卫星在地球轨道高速运行的时候,才能够看到一些速度影响时间的差异。
相信很多朋友都知道卫星导航,导航卫星上的时间跟我们的时间是同步的,而实际上这个时间同步是经过校正之后的结果。人造卫星的时间跟地球的时间是不同步的,有着一些微小的差异,这就是速度带来的影响。所以人造卫星发射成功后,还要根据时间膨胀效应对这个时间进行校对,这样才能够跟地球时间实现同步。
速度越快,时间越慢,这是不用怀疑的事实,可是想要真正体验到巨大的时间差异,并不是那么容易做到的事情,需要物体的速度非常高,这个速度要不断向光速靠近,也就是亚光速飞行。
只有亚光速飞行产生的时间差异才会比较明显,才会有天上一年,地上一年这样的现象出现。当然亚光速也是分为很多个级别,越是无限靠近光速,那么产生的时间差也就会越大,那么0.9999倍光速会产生多么巨大的时间差?以这个速度在宇宙中航行一年,地球会过去多久?
0.9999倍光速已经十分接近光速,或许在很多人看来,以这个速度在宇宙中航行一年,那地球至少也要过去数千年或者数万年,那么事实真的如此吗?
我们不用怀疑以0.9999倍光速在宇宙中航行,地球产生的巨大时间差异,这个时间膨胀效应是非常明显的,当然也没有人们想象的那么夸张。事实上,根据目前科学家的研究认为,0.9999倍光速能够产生的时间差大约是百倍左右。
也就是说,我们乘坐0.9999倍光速的飞船在宇宙中航行一年,地球将过去百年左右,这个时间差并没有我们想象的那么夸张,如果只是0.999倍光速飞行,那时间差可能只能70年左右,如果是更小的0.9倍光速飞行,那时间差就更小了,可能只有几倍。
由此可见,我们想要体验到那种时光穿越的明显差异,至少也需要将飞船的速度提升到0.9倍以上,越是接近光速,时间就会变得越慢。看到这里,或许很多人对未来充满了幻想,期望着有一天人类能够实现这样的速度,从而让我们穿越到未来的时空。
那么人类能够做到这里的时空穿越吗?或许不大可能,根据目前科学家的研究,亚光速虽然是人类未来要减半的一个速度,但是要实现0.9倍以上这样的亚光速飞行,或许根本就无法做到。
物体的速度之所以只能无限接近光速,那是因为有静止质量的物体在不断加速的过程中,质量会变得越来越大,而无限接近光速,需要一个无限的质量,同时也需要无限的能量。而人类的科技不断如何努力发展,也不可能做到这种无限能量的供应。
所以,物体的速度即使实现了亚光速飞行,程度也是非常有限的,科学家研究后认为,我们人类最多也只能实现三分之一的光速,再高的速度很难实现,这跟技术没有太大的关系,是宇宙规律的一种体现。
若是只能实现三分之一光速,那么产生的时间膨胀效应就会非常有限,即使以这个速度在宇宙中航行一年,时间变慢也非常有限,无法实现让我们期望的时空穿越。
看到物体的速度只能实现亚光速,不少人对于人类探索宇宙的未来也非常沮丧,要知道浩瀚的宇宙可是以光年为基本单位,即使是光速在宇宙中也只能算是龟速,而我们的速度也光速都无法达到,如何去探索浩瀚的星空?
其实这一点我们也不要担心,爱因斯坦的广义相对论同样给我们指明了另外一条方向,那就是利用时空的扭曲。我们都知道,大质量的天体会对宇宙空间产生扭曲效应,质量越大这种扭曲效应越明显,在中子星和黑洞的附近,时空扭曲是非常厉害的,这里的时间流速也会非常明显。
时间扭曲会产生时空速度,这个速度不受光速的限制,要知道时空本身就是没有质量的,它是一种抽象化的事物。相信很多朋友在科幻电影中看到曲率引擎这种超光速空间跳跃模式,它就是利用了时空扭曲实现了超光速飞行。
可能有朋友会说了,时空引擎的超光速飞行不是违反了爱因斯量的相对论吗?其实它们二者是两个概念,并不冲突。曲率引擎模式的超光速飞行,应用的是时空曲率,让空间本身实现超光速流动,从而带动飞船进行超光速穿梭。
这样就可以避免光速移动需要无限能量的难题,而且也可以轻松超光光速,这是人类未来探索宇宙,进行星际航行的一个希望。当然,曲率引擎这种模式目前还处于理论设想中,想要真正实现还需要漫长的道路要走,看到这里,我们不得不说爱因斯坦的伟大。
爱因斯坦的广义相对论,让我们了解了时空扭曲这个现象的存在,有了这个方向的指引,我们才能够找到突破光速的一种方法,才有希望在未来实现星际航行,由太阳系走向银河系,由银河系走向宇宙。
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