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光年是光行走一年的距离,但光飞行一年根本不需要年,只需一瞬间

作者:新鲜旅行事呀发布时间:2024-10-15

光年是天文学中用来表示距离的单位。虽然是距离单位,但由于其中包含一个“年”字,常被误认为是时间单位。更有趣的是,光虽然一年是一个距离单位,但我们可以从中看到时间。

所谓光年就是光在一年内行进的距离,光速是每秒299,792,458米,相对于任何参考系都是常数。一般认为,我们太阳系的半径是一光年。由此可见,光年与光速有着密切的关系,而我们所看到的一切都依赖于光,这就决定了我们可以通过光年看到时间。比如我们能看到太阳,是因为太阳发出的光子进入了我们的眼睛,而光子并没有瞬移。它从太阳到达我们的眼睛需要时间。这个时间大概是8分钟,所以我们看到的太阳就是8分钟前的太阳。同样,如果此时太阳熄灭了,我们看到的依然是灿烂的太阳,直到8分钟后才会消失。

遥远的距离让我们有了穿越时空和视觉历史的能力。比如我们在夜空中仰望明亮的天狼星,我们看到的其实是8.6年前的天狼星,因为它和我们的距离已经达到了8.6光年,天狼星上发生的一切直到8.6年后,这一刻才会映入我们的眼皮。

一光年是以光速行进一年的距离。这就是我们对“一光年”的定义。那么光走一光年真的需要一年吗?这是一个很有意思的问题,因为这个问题的答案并不是唯一的,关键要看从谁的角度回答这个问题。从我们的角度来看,光走一光年确实需要一年的时间,但是对于光本身来说,就另当别论了,因为这涉及到另外一个问题,那就是时间膨胀。

所谓时间膨胀效应就是时间的快慢会因为物体的运动速度而改变,也叫慢时钟效应。存在的现象。

慢时钟效应实验会用到一种叫μ介子的轻子,它的速度可以达到光速的98%,所以时间膨胀效果非常明显。实验会预先设定起点和终点。由于μ子的半衰期是一个完全确定的时间尺度,为2.2微秒,因此可以通过起点和终点的距离以及μ子的移动速度计算出到达终点时剩余的μ。分量。然而,当真正到达终点时,剩余的μ子比计算出的结果要多得多。这是因为高速运动减慢了μ子的时间流逝,所以当到达终点时,衰减的数量并没有计算的那么多。我们还可以用另一个思想实验来理解时间膨胀效应,这就是孪生悖论。

双胞胎悖论就是让一对双胞胎,哥哥留在地球,弟弟乘坐接近光速的宇宙飞船离开地球,双胞胎弟弟飞了一圈回来,哥哥哥哥已经是大胡子老头了,弟弟还是我们走时的样子。

这是因为随着飞船速度的增加,惯性质量会增加,而惯性质量就相当于引力质量。引力质量会造成时空弯曲,从而使飞船内的时间被拉长。简单的说就是时间的流逝变慢了,所以对于弟弟来说,他只是飞了一会儿而已。物体运动得越快,物体的时间流逝就越慢,但是有质量的物体运动得再快,也不能超过光速。这是因为有静止质量的物体向光速靠拢,惯性质量会趋近于无穷大,持续加速需要无穷大的能量。宇宙中没有无限大的能量,自然不可能把有质量的物体推到光速。

因为飞船不可能达到光速,所以飞船内部的时间只会变慢,而不会停滞不前,光是另一回事。

光子是基本粒子,基本粒子没有静止质量。没有静止质量的光子从诞生那一刻起就可以而且只能以光速运动。所以对于一个以光速运动的光子来说,时间不仅仅是变慢了,而是完全静止了,也就是说从光子的角度来看,时间的速度从来没有改变过,因为时间从来没有过去。

现在这个问题的第二个答案很明显了。对于一个光子来说,走过一光年并不是一年,而是一瞬间,不仅仅是一光年,即使跨越了整个九百三十亿光年的宇宙,观察起来也依然只是一瞬间。当然,这是从光子的角度来看,而从我们的角度来看,走过这个距离确实需要930亿年。


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