按照狭义相对论的钟慢效应,速度越快时候越慢,良多人就会认为,速度达到光速,时候就会遏制。事实上,从光的角度来看,时候并没有被冻结,因为光没有角度。不存在光速参照系,可以使光处于静止状况。这是爱因斯坦狭义相对论的根本,在曩昔的一百年里,它已经被年夜量的尝试所证实。狭义相对论的整个框架是成立在两个根基假设上的:(1)所有惯性参照系中,物理心猿意马律不变;(2)所有惯性参照系中,真空中的光速不变。
若是有一个所谓的光速参照系,在这个参照系中,光处于静止状况,那么这就违反了狭义相对论的第二个根基假设,因为在分歧的参照系中光速就会分歧——即光速在某些参照系中是c,在静光速参照系中是零。若是丢弃假设2,那么狭义相对论的整个理论就被丢弃了,因为狭义相对论是由这两个假设推导出来的,缺一不成。
有人问,“若是我们假设光有一个参照系,那么会发生什么?”,这个问题只会导致无意义的谜底。一旦这么假设,那就把整个狭义相对论都丢失落了。在所有现实存在的参照系中,光都以一种正常的体例穿越时空,它的速度始终连结c。
长度缩短效应
狭义相对论告诉我们,相对于静止的不雅察者,一个移动的参照系在活动偏向上的空间维度被缩短了,而且它的时候维度也相对慢了下来。这些效应别离被称为“长度缩短”和“时候膨胀”。
在地球上,我们日常糊口中注重不到这些效应,因为我们走得太慢了。只有当速度接近光速时,长度缩短和时候膨胀会变得很较着。光速长短常快的,年夜约为30万公里/秒,远远快于任何人类相对于静止不雅察者所履历的速度。注重,尺缩和钟慢效应只是“相对于静止的不雅察者”,若是相对于活动参照系自己,既没有长度缩短也没有时候膨胀。
在一艘高速行驶的宇宙飞船上,宇航员既没有看到本身的尺子被缩短,他的时钟也没有慢下来。相反,是地面上的人看到飞船上的尺子缩短了,时钟走得更慢了。注重,时钟和尺子并没有什么问题。相对于静止的不雅察者来说,空间自己被缩短了,时候自己也被减慢了。这些颠末多次验证的有趣效应,都是从上面提到的两个根基假设中推导出来的。
时候膨胀效应
狭义相对论的数学运算告诉我们,相对于静止的不雅察者,当一个参照系以越来越高的速度移动时,它的空间会缩短得越来越小,时候变得越来越慢。在极限环境下,即它的速度达到真空中的光速时,它的空间完全缩短当作零宽度,时候变慢至完全遏制。有些人把这种数学上的极限诠释为以光速行进的光没有时候,因为时候被冻结了。
但这种理解是错误的,这种极限行为只是告诉我们,不存在光速参照系,一个完全零空间宽度和完全零时候流逝塑料的参照系是不存在的。若是我们试图描述的一个实体在时候和空间维度下都是零,那么我们就无法说这个实体以任何有意义的体例存在。在光速或者超光速下,时候和空间都是不存在的。是以,速度接近c的极限只是重申了两个假设。
因为在真空中的光速下不存在有用的参照系,所以一个有质量的物体永远不克不及达到光速。若是达到光速,那么这个确定存在的有质量物体,就会跳到一个不存在的参照系中,而这是不合理的。在实际中,一个有质量物体可以变得越来越快,越来越接近光速c,但永远不会达到光速。
迄今为止,人类取得的最快速度是光速的99.9999995%,斯坦福线性加快器只能把质量极小的电子加快到这种水平。要使这种亚原子粒子的速度如斯接近光速,需要耗损的电能比一座城市还多。狭义相对论还告诉我们,一个物体越接近光速,就需要更多的能量使其进一步加快。跟着物体越来越接近光速,加快所需要的能量也会敏捷上升,这意味着需要无限的能量来加快一个有质量的物体达到真空中的光速。
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