光速无法超越人类存在的意义(重新定义了时间和光速)

一百多年前,相对论横空出世,彻底打破了人们几千年来形成的固有思维方式,让人类领略到了相对的时空观。

爱因斯坦提出狭义相对论的一个重要前提就是“光速不变原理”(还有一个是相对性原理),这个原理表明,无论我们如何测量光速,无论在什么地方,在什么样的运动状态下测量光速,得到的光速都是不变的。

光速无法超越人类存在的意义(重新定义了时间和光速)(1)

举个例子,我静止在地面上,你以99%的光速飞行(假设你可以做到)。那么在你和我眼里,地面上的路灯发出的光线的速度是多少呢?

在我眼里,光线的速度是光速,这很容易理解。但是在你眼里呢?

由于你的速度达到99%光速,是不是意味着在你眼里,光线的速度只有1%光速呢?(简单的速度叠加,光速减去你飞行的速度)。

事实上并非如此,无论你的速度多快,你看到的光线速度都是光速。

而如果你拿着一个手电筒以99%光速飞行,在我眼里手电筒发出的光的速度并不是光速 你的速度(也就是199%光速),而仍旧是光速。

光速不变原理其实就是一个假设,也可以说是公理,无需证明,但绝非随意的假设。

光速无法超越人类存在的意义(重新定义了时间和光速)(2)

由于爱因斯坦提出新的时空观完全颠覆了人们的传统认知,直到今天仍旧有不少人不愿意接受狭义相对论,更不要说一百多年前爱因斯坦刚刚提出狭义相对论时,当时的人们认为爱因斯坦的观点太激进了,根本不愿意接受。

但是随着时代发展,科学家不断对狭义相对论进行各种实验验证,结果都证明了狭义相对论的正确性。如今,狭义相对论的理论早已应用到我们身边每个角落。

最好的例子就是导航定位系统,开车的朋友都离不开定位系统。

光速无法超越人类存在的意义(重新定义了时间和光速)(3)

简单来讲,导航定位是利用地球上空的卫星进行准确定位,为了保持足够的精确性和一致性,必须要做到卫星时间与地面时间完全同步一致才行,否则导航就会失效。

而由于卫星相对地面的速度很快,就会出现时间膨胀效应,卫星上的时间会比地面的时间慢,每条慢大约7微秒左右(也就是百万分之一秒)。不要小看如此短暂的时间,积累下来也会造成明显的时间错乱。

狭义相对论不仅仅告诉了人们时间和空间是相对的,速度越快时间就越慢,会引起时间膨胀效应和尺缩效应,同时也告诉了我们光速不仅仅是恒定的,而且光速也是宇宙速度极限,没有什么东西能超越光速。

光速无法超越人类存在的意义(重新定义了时间和光速)(4)

狭义相对论中还有一种效应叫做“质增效应”,速度越快,质量就越大。当速度无限接近光速时,质量就会变得无穷大,想要再加速就需要无穷多的能量才行,整个宇宙的能量都无法做到,这现实是不可能的,也是为什么任何物体都无法达到或者超越光速的原因。

爱因斯坦的相对论经受了一百多年的考验,如今早已成为现代物理学大厦的两大基石之一(另一大基石是量子力学)!

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