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到达光速时,时间将会静止,那么超过光速时间会倒流吗?

曾经不止一次地看见过这样的假设,就是当我们自己地登上光速飞行的飞船去外星转上一圈,可能我们自己觉得只过了几天甚至几个小时,但是回家时就会发现已经过去了几十年,我们的朋友亲人都已经老了。

这种说法在很大程度生是根据“光速下时间会静止”这样观点延伸出来了,这也是从相对论中提出的延伸出的极具讨论性质的话题。

那么依照这个观点来说,光速的物质时间已经不存在,那么人还会继续衰老吗?超光速运动是不是就能实现时光倒流?

光速和时间动物关系

时间是从宇宙诞生初期随之形成并存在的,所以在与宇宙大爆炸之前,没有时间这个概念。在爱因斯坦的狭义相对中,他认为时间的流逝速度与物质运动的速度快慢之间呈反比关系。

也就是说:物质运动速度越快,在这个物质上时间流逝的速度也就越慢。在人类看来,速度的极限就是光速。

同样的,按照人类对时间的计算方式来看,光的速度是每秒钟30万公里,当光从太阳来到地球,就需要花费8分钟左右的时间。但是从光的视角来看,它只用了一瞬间就已经到达地球,这是一种相对概念。

比如甲、乙两个人一起做同一件事情,但是在固定时间之内,甲每次只能完成整体事件的50%,而乙却可以全部完成甚至超额完成。从这个方向上说,乙的速度比甲快,所以对乙来说,时间的流速是比甲要慢的(为什么感觉和“效率”相关问题非常像?)。

因此,我们一般认为,当物质运动速度达到光速时,时间就会静止下来,不再向前推动。所以才有了文章开头那个假说。

超光速运动

我们常说光速是一般物质不能达到的飞行速度极限,宇宙中除了光子,没有其它任何携带信息地物质可以实现光速运动。

但是我们又说:宇宙膨胀使得宇宙空间中的星系彼此超光速远离。这又是什么意思?光速都不能实现的物质居然可以跳过速度的限制,甚至直接超越光速了?这是不是违反了相对论的原理?

首先,我们来理解一下“速度”。速度指的是一个物质在一定空间内通过本身的运动而产生的位移,这当中所花费的时间与位移的距离比例关系就是速度的大小。

这里要划定两个重点,一个是“物质本身的运动”,一个是“位移”

所以针对以上的问题,有这样的一种解释:星系空间的物质超光速远离并不是说指物质本身的运动速度达到了超光速,而是宇宙空间膨胀的速度超过光速,使得在这个空间中的物质相互之间的空间增大,光子的传播需要更长的时间,等到光子传播的速度跟不上空间膨胀的速度,那么就成了两个天体产生了超光速远离。

而空间的膨胀并不在相对论的效应理论中,这里就没有提到物质本身的运动速度,因此并不违反其原理。

时间倒流?

那么结合上面两个观点来看,当速度达到光速时,时间相对静止,那么超光速后,是不是就可以让时间倒流?这样来说的话,只要能达到超光速的速度,我们岂不是就可以实现时空穿越?或者是返老还童?

但是,这样的假设本身是存在矛盾的。

我们刚刚的两个例子中都说到了一个关键的词语,“相对”光的传播速度是地球上的人类根据自己的时间流速来定义的,而光子本身却认为自己的传播没有“速度”一说,是在一瞬间完成的。

而甲、乙两人的速度效率决定了两个人之间的相对时间利用效率,因为如果没有对比,时间也照样在流失,并不存在“快”和“慢”的区分。

这都是“相对”来说的时间流速差异,是参照对象的选定影响了观测结果,和物质的运动与静止的相对关系类似。

同样的,就算我们不考虑“有质量的物质不可能达到光速”的这一限制,假设真的实现了超光速飞行,那么时间是不是就倒流了?我们可以长生不老?这当中显然也存在“相对”的关系。

比如A的运动速度已经达到了光速,在地球上的人看来,A的时间可能已经停止,对于他们来说,A不会再继续衰老;但是对于A本身来说,时间并没有停止下来,它依旧在流失,不管是1年还是10年,该变老的还是会变老,并不会有长生不老一说。

或者根据光的传播来说,B以光速抵达另一个星球可能用了几分钟,但是对于人类来说地球上却已经过了上千年。

而比较现实的问题是,物质永远不可能达到光速飞行,因为物质的质量和能量是成正比的,物质运动速度越高,对于静止的参考来说其质量也就越大(具体可参考直接拿着一个球和被高速飞来的球撞击所体会到的力或者说是“质量”的差异),质量越大,加速的过程就越困难,光速下的物质质量会增加到无穷大,所以需要的动力也就是无穷大。

但很显然,没有无穷大物质和动力提供能量。所以物质运动速度永远不可能达到光速。

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