光飛行一光年需要一年時間?光:時間是什麼東西?
我們都知道光年是距離單位,並不是時間單位,光年是光飛行一年的距離。
在相當長的一段時間裡,人們一度認爲光的傳播是不需要時間的。但到了近代,物理學家們發現光其實也是有一定速度的,真空中的光速大約每秒30萬公里。
既然光速是有限的,意味着我們並不能看到任何事物此時此刻的狀態,只能看到事物的過去形態。比如說天文學家通過望遠鏡看到的100億光年外的星系,其實就是100億年前的狀態,此時此刻這個星系很可能已經不存在了。
同樣的道理,我們看到的太陽並不是此時此刻的太陽,而是8分鐘之前的太陽。如果此時此刻太陽突然消失了,我們也只有等到8分鐘之後纔會看到太陽消失,而在此之前,一切並沒有什麼變化。
但是,以上我們對光年和時間的定義,都是建立在人類的角度去分析的。也就是說,以人類視角,太陽光到達地球需要大約8分鐘時間。
但是如果從宇宙視角呢?
從宇宙視角,或者從光本身的視角來看,光子本身根本沒有任何時間概念。如果光子有意識,無論通過什麼方式,你都不可能向光子解釋清楚到底什麼是時間,光子都會很懵逼:到底什麼是時間?
就如同無論如何你都不可能理解現實中不存在的顏色!
對於光子來講,它可以在一瞬間到達任意遙遠的距離,因爲在光子眼裡根本沒有任何時間概念,光子的一瞬間就相當於我們的永久!
當然,上面“一瞬間”的說法其實也不嚴謹,因爲光子連一瞬間也沒有,這裡只是通俗的說法,方便大家理解。
實際上,光子可以不花費任何時間就到達任意遙遠的距離,因爲光子本身就沒有時間概念,當然不用花費時間了。也就是說,對於光子來講,沒有過去和未來,有的只有現在,只有此時此刻。
其實,從愛因斯坦的狹義相對論也可以通俗理解光子沒有時間概念。
狹義相對論認爲,時間和空間是不可分割的有機整體,兩者共同構成了四維時空。當一個物體的速度越快,時間就會變慢,這就是時間膨脹效應或者鐘慢效應。
而當一個物體的速度無限接近光速時,時間就會趨於靜止。當物體的速度達到光速時,時間就靜止不動了。
實際上,上述說法同樣是不嚴謹的,因爲當一個物體的速度達到光速時,根本不是“時間靜止”的狀態,而是“根本不存在時間”了。平時我們所講的“時間靜止”只是通俗的說法,普通吃瓜羣衆這樣理解其實是沒有問題的。
而由於狹義相對論的基礎是四維時空,也就是時間和空間,而光速狀態下根本不存在時間和空間概念了,因此任何物體的速度一旦達到光速,實際上就不能用狹義相對論去解釋了。
說白了,光速世界,已經超出了狹義相對論能解釋的範圍了,狹義相對論只能解釋低於光速的世界,只要低於光速就可以,哪怕是無限接近光速都可以。
事實證明,時間膨脹效應確實存在,只不過由於我們平時經歷的速度都太低了,根本感受不到時間膨脹效應。
即便達到第一宇宙速度,也就是每秒7.9公里,每天時間也只是變慢了大約30微秒而已。不過當一個物體的速度達到光速的99.5%,時間膨脹效應就非常明顯了,會膨脹10倍左右。這意味着靜止物體的10天時間,該物體的時間只是過去了一天而已。
物體的速度越是接近光速,時間膨脹效應就越明顯。當一個物體的速度無限接近光速,就相當於光速飛行,該物體的一瞬間,就相當於宇宙的永久!
其實這就是我一開始所講的“光速飛行,時間靜止”。當然還是那句話,這種說法並不嚴謹,但我們可以這樣通俗理解。
光就是如此特殊,其實光也很“悲催”,因爲在光出生的那一刻,它的一生就定格了。光子完全無法感受到時間變遷帶來的美好,光子的一生只有一個“瞬間”,只有現在,只有此時此刻,完全無法感受到過去和未來!
而由於時間和空間是一體的,時間膨脹效應和尺縮效應也是同時出現的,意味着不管多遠的距離,對於光子來講都是近在咫尺,說白了我們可以這樣理解,整個宇宙在光子眼裡都濃縮成了一個無窮小的點,近在咫尺的點,一切對於光子來講都近在咫尺!
實際上,我們可以認爲光子根本不屬於我們的四維時空,或者說光速是四維時空的臨界值,超過光速就脫離了四維時空。
原因很簡單,因爲宇宙萬物存在的根本就是時間和空間,而光子恰恰沒有時間和空間概念!
完。