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如果你以光速离开地球,一分钟后返回地球,还能够见到家人吗?

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速度是探索世界最快的途径之一,从古至今,人类都在不断的提升自己的飞行速度,在古代,由于人类的科技不够发达,所以古人出行基本上都是依靠马车或者步行,很多古人一辈子都没有走出方圆百里的范围,不过人类作为地球上最有智慧的生命,从诞生以后就开始不断的研究科技,随着人类科技的进步,人类发明了各种各样的交通工具,这些先进的交通工具使人类的出行速度变得越来越快,目前人类已经依靠火箭飞出了地球,当人类走出地球看到宇宙之后,人类的好奇心被宇宙的浩瀚所吸引,人类想要知道宇宙到底有多大?在宇宙中除了地球生命之外,是不是还存在外星生命?带着这些疑问,人类走上了探索宇宙的道路。

当人类看到宇宙之后,人类才知道,宇宙浩瀚而神秘,宇宙比我们想象的还要大,目前人类能够观测到的宇宙直径达到了930亿光年,而这并不是宇宙的全部范围,宇宙或许比我们想象的还要大,为了探索宇宙的奥秘,科学家们也做了很多努力,曾经在46年前,科学家向太阳系外发射了旅行者1号和2号探测器,发射这两个探测器的主要目的就是为了让它们飞出太阳系,探索太阳系之外的奥秘,在发射之前,科学家在旅行者1号和2号上面安装了金唱片,这个金唱片上面刻录了地球的位置、人类的声音、大自然的声音、动物的声音,科学家认为,如果旅行者1号和2号能够飞出太阳系被外星人捕捉,外星人或许能够根据这上面信息找到地球。

当时有很多人认为这个金唱片可能会给人类带来不必要的麻烦,不过现在看来是我们想多了,因为现在旅行者1号和2号探测器并没有飞出太阳系,科学家根据它们的飞行速度来计算,按照它们的飞行速度,想要完全飞出太阳系至少需要上万年的时间,对于人类来说太漫长了,所以人类想要飞出太阳系,必须达到光速,光速是人类目前在宇宙中发现的最快的飞行速度,光速每秒钟大约是30万公里,这个速度已经超出了人类的想象,如果按照这个速度飞行的话,我们一秒钟就能够绕地球七圈半,如果说你以光速离开地球,一分钟之后返回地球,地球上过去了多久?

看到这里,可能有一些朋友会毫不犹豫的说:当然是一分钟了,如果你真的这么认为就错了,想要解答这个问题,就需要用到爱因斯坦侠义相对论中的时间膨胀效应,当年爱因斯坦创建相对论的一个基础就是相对时空观,他推翻了牛顿的绝对时空观(静止时空观),认为时间和空间并不是绝对的,而是相对的,严格来说每个人体验到的时间流逝和空间距离都是不一样的,这是很多人难以接受的地方,如果按照牛顿的解释,我们每一个人感受到的一秒都应该是一样长的,这也很符合我们的生活经验和感受,但是按照侠义相对论的解释,你的一秒和我们的一秒并不是一样的,只不过是差异太小了,我们无法感觉出来而已。

其实时间膨胀会分为两种情况,速度和引力都能够引起时间膨胀,对应的分别是狭义相对论和广义相对论,用公式表达为:速度引起的时间膨胀(狭义相对论):t'=t/√[1-(v/c)²,速度越快时间膨胀效应就越明显。引力(质量)引起的时间膨胀(广义相对论):t'=t*√(1-2GM/rc²,引力(质量)越大,时间膨胀效应就越明显。假如说你乘坐一艘飞船在宇宙中飞行,速度是0.5c,你打开手电筒,按照我们传统思维,速度是能够叠加计算的,手电筒发出的光的速度应该是飞船速度加上光的速度,也就是1.5c,但事实上并不是如此,速度还是c,也就是光速,这是因为光速是恒定不变的。

而我们平时用到的速度叠加公式其实就是伽利略变换,只适用于低速世界,一旦到了亚光速世界,就必须用更加精确的洛伦茨变换了:V=(V1+V2)/(1+V1xV2/C^2)。从该公式中可以看出,当V1和V2很小的时候,公式就可以简化为V=V1+V2,这就是伽利略变换。所以,伽利略变换只是洛伦兹变换在低速世界的近似值,是一个特例。光速不变原理,告诉我们一个道理,宇宙中什么都是相对的,但唯独光速是绝对的,光速就好像宇宙的一个标尺,一个绝对标杆。科学家为了证明爱因斯坦的时间膨胀效应,还专门做了原子钟实验,当时科学家设计出了一个非常特殊的钟表,这个钟表就是原子钟,原子钟的时间非常准确。

在2000万年的时间内误差只有一秒钟,在1971年的时候,科学家利用原子钟证明了钟慢效应,实验过程是这样的:科学家将四台原子钟分别放在两个飞机上,然后在地面上也放上一台原子钟作为参照物,其实这个实验能够计算出两个钟慢效应,一个是速度钟慢效应,另一个是引力钟慢效应。在实验中,飞机是分两次飞行的,一次向东、一次向西,向东飞行的飞机,由于顺着地球自转的方向,所以相对于地面的速度就是飞机本身的速度加上地球自转的速度,而向西飞行的飞机就是飞机自身的速度减去地球自转的速度,最终得出,向东飞行的飞机,原子钟时间比地面原子钟慢了59纳秒。而向西飞行的原子钟比地面上的原子钟快了273纳秒,这个实验证明了物体的飞行速度能够影响时间的流逝,如果按照这个理论来看的话,那么如果人类的飞行速度真的能够达到光速,那么时间将不复存在。

按照时间膨胀的效应,乘坐光速飞船飞行1分钟,其实和我们眼中的一分钟是不一样的,在我们正常看来,60秒非常短暂,但是在这短短60秒的时间内,世界已经发生了翻天覆地的变化,地球上面的时间可能已经过去了几千年、几万年或者是更长的时间,根据时间膨胀效应公式得出,当飞船的飞行速度达到光速的0.5倍时,时间膨胀效应为慢1.15倍,当速度达到光速的0.9倍时,时间膨胀效应为慢2.29倍,当速度达到光速的0.99倍时,时间膨胀效应为慢7倍,当速度达到光速的0.9999倍时,时间膨胀效应为慢70倍,当速度达到光速的0.999999999时,时间膨胀的效应为慢707万倍。

甚至在这短短的一分钟内,你能够见证宇宙的毁灭,只要你的速度够快,宇宙时间就能够无限久,直到宇宙毁灭,这就是爱因斯坦狭义相对论中时间膨胀效应的具体表现,速度越快,时间的流逝就会变得越慢,既然速度越快,时间的流逝越慢,那么如果说我们的飞行速度能够超越光速,那么时间会不会倒流?从理论上来说,超光速飞行是能够导致时光倒流的,不过这只是相当于我们能够追上已经流逝的时间,并不代表我们能够穿越时空回到过去,在很多科幻电影中,主人公能够坐着时光机器回到过去,改变历史,而在现实生活中,这一现象不可能出现,祖父悖论已经说明了一切。

祖父侼论是由法国科幻小说家赫内.巴赫.札维勒提出的,他认为如果你能够回到过去,那么在自己父亲出生前把自己的祖父杀死了,这个举动会产生一系列的矛盾,你回到过去杀死了年轻的祖父,那么你的祖父就不会生下你的父亲,而你的父亲也不可能生下你,既然没有你的存在,那么你是如何杀死祖父的?祖父侼论一直以来都是科学家不断争论的话题,关于祖父侼论目前科学界认为它和平行宇宙有关系,平行宇宙在很早的时候就被提出来了,科学家认为在我们的宇宙外面,还存在其它的宇宙空间,每一个宇宙都是独立的个体,如果我们能够找到另一个宇宙的隧道,那么我们就能够进入平行宇宙。

如果我们回到过去,杀死自己的祖父,实际上我们并没有改变历史,而是进入了另一个平行宇宙中,平行宇宙可能是我们宇宙衍生出来的一个分支,而我们的宇宙也可能是平行宇宙衍生出来的一个分支,在平行宇宙中,我们的人生会有无数种可能性,比如说你在这个世界上是老师,那么你在另一个平行宇宙中可能是医生,也可能是警察,简单来说就是你的人生有无数种可能性,这就类似我们站在一个十字路口,选择不同的道路,都会产生不一样的结果,只不过在我们现实生活中,我们只能够选择一条道路,但是在平行宇宙中,我们能够选择无数条道路。

为什么说超光速飞行也无法回到过去呢?简单来说,在我们描述从这个点移动到另一个点的时候,就运用了空间和时间的概念,空间上我们移动了多少距离,那么时间上也就花费了一样的时间,虽然时间旅行在理论上是能够实现的,但是它却违背了热学第二定律——熵增定律,根据熵增定律我们能够知道,热量能够从高温转向低温,而这个过程是不可逆的,时间旅行违背了这个定律,如果说我们回到过去,那么证明你所处的时间倒退了,相对的,也就产生了熵减,但是这个宇宙中的熵不可能被减,所以时间旅行不能够实现,熵增定律是在1943年被著名的物理学家薛定谔提出的,他认为生命以负熵为生,当时这句话提出之后,很多人都不理解。

熵增是宇宙万物都逃不开的一个定律,它是一个自发的由有序向无序发展的过程,拿我们的手机来说,它本质上由无数的代码构成,一层层的代码共同运行,驱动了我们看到的手机完全的任务,从熵增的角度来说,系统运行的时间越长,数据就会变得越来越多,代码也会变得越来越复杂, 大量的性能会被用来处理非正常的工作,于是系统就会变得非常卡顿,在代码的世界里即混沌状态,这就是为什么很多人的手机用两三年之后,就会变得很卡,任何事物都是一样的,而这种现象克劳斯修认为是不可逆转的,因为整个宇宙都在熵增,而熵增也是宇宙中最高的法则。

而且时间旅行还违背了能量守恒定律,根据能量守恒定律我们能够知道,能量只能够转化和转移,事实上,物质本身就是一种能量的表现形式,如果时间旅行真的发生,那么就违背了能量守恒定律,著名的物理学家霍金在2009年的时候还专门做了一个实验,当时他举办了一场派对,邀请来自未来的时间旅行者,只不过当时霍金没有告诉任何一个人,在派对结束之后才发出了请柬,如果时间旅行是真的,那么未来应该会有人愿意来参加这个派对,但事实上根本没有人来参加这个派对,从某种程度上来说,时间旅行是不能够实现的。

目前人类的科技还在不断的进步和发展,关于对时间的理解,目前只有这么多了,时间到底是什么?现在科学家也无法给出一个解释,对于宇宙来说,时间其实是不存在的,时间只是人类为了方便生活,想象出来的,想要探索更多的奥秘,人类还需要继续努力才行,小编认为,人类作为地球上最有智慧的生命,未来随着人类科技的进步,说不定人类能够解开宇宙中更多的奥秘,对此,大家有什么想说的吗?

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