如果有一天,你乘坐一艘以光速飞行的宇宙飞船,在飞行了1光年的距离后又回到了原点,请问你从出发到终点总共用了多长的时间?这个答案似乎显而易见,因为一光年就是以光速跑一年的距离,那么按理来讲就应该是你在一年之后又回到了原点。

如果达到光速的话,时间就会停止,为什么会有这样的说法?

然而事实也许并非如此,它可能会是这样的:当你登上飞船的时候,一个来自AI的甜美女音会提醒你:“欢迎乘坐本次航班,请您在座位上坐好,并系好安全带,本航班飞行距离为1光年,飞行速度为光速,祝您旅途愉快!”在准备工作完成后,飞船开始启动并很快的加速到光速,就在你翘起二郎腿准备享受这段光速之旅的时候,这个来自AI甜美女音又在你耳边响起:“亲爱的乘客,本次航班顺利结束,感谢您的光临,谢谢!”满脑袋问号的你一脸黑线的走出了光速飞船,然后你惊讶的发现,在地球上已经过去了整整一年的时间!

如果达到光速的话,时间就会停止,为什么会有这样的说法?

出现这种匪夷所思的现象是有理论依据的,它来自于爱因斯坦狭义相对论中的钟慢效应公式,如下图所示:

如果达到光速的话,时间就会停止,为什么会有这样的说法?

公式中t是运动者的时间,t0是静止参考系的时间,v是运动者当前的速度,c则是光速。从公式中我们可以看出,运动者的速度越快,他经历的时间就会越短,如果运动者的速度达到光速的时候,从公式就可以计算出运动者经历的时间为0,即运动者的时间停止了,如果运动者的速度超过了光速,那么运动者的时间就会变为负数,这就是穿越到过去的理论基础。

如果达到光速的话,时间就会停止,为什么会有这样的说法?

仅凭这一个公式就推断出速度和时间的关系明显是不严谨的,我们为什么要相信这么荒谬的结论呢?这是因为这个公式是经过了科学家的反复实验所证实的,早在1971年,科学家Hafele和Keating设计了一个飞行原子钟实验,其实验结果首次证实了钟慢效应公式正确性。在此之后,又有很多科学家进行了相似的实验,比如英国国立物理实验室在1996年、2010年分别使用了更高精度的原子钟进行实验,测定结果都与爱因斯坦的公式一致。

1993年第一个GPS卫星投入使用,在使用过程中工作人员发现GPS卫星的计时系统与地面上会出现误差,经计算后发现这个误差值非常精确的符合狭义相对论中的“钟慢效应”和“引力时钟变慢效应”的公式。时至今日,人造卫星的计时系统都会根据狭义相对论中的相关公式来进行调整,以达到与地面的时间同步。

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事实上,科学家是非常“变态”的一个群体,他们会在各种极端的条件下来测试这个公式的正确性。科学只能被证伪,而不能被证实,就算你的公式正确了一万遍,但只要你错了一次,那就是说这个公式是不正确的,但到目前为止,钟慢效应公式还是经受住了来自科学界的种种严苛的考验。

因此,目前我们只能接受这一现实,就像“宇宙诞生于一个奇点”一样,虽然感觉很是荒谬,但它却能自圆其说。不过本人认为,任何科学理论都应该有一定的适用范围,就像经典力学一样,狭义相对论也应该是一个相对的真理,它并不一定完全正确。只有我们真的可以光速旅行了,才可以知道事实的真相。

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