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光速不可超越? 那假如超越光速会怎样呢?

2020-01-16 12:57:47 来源: 阅读:1
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 在良多科幻小说和片子中都能看到年光游览的事务,飞船可以马上加速自由的穿梭在宇宙中,我们晓得在实际糊口中如许的事很难实现,但让我们翻开脑洞用科学停止一次太空游览!

狭义相对论也告诉我们,要把一个比光举动慢的物体加速到光速,你必要无限多的能量,更别撮要超光速了,而回到曩昔经常会破损因果关系,例如所谓的祖父悖论:若是你回到曩昔,并杀死你的处在年少的祖父,那么你怎样会在之后出生并长大后回到曩昔杀死你的祖父呢?所以说,超光速游览是一件不成能的工作。

不外,让我们且则假设一下,若是可以停止超光速游览,那么现实会产生什么呢?时辰真的会产生倒流吗?

美国密歇根理工大学的物理学家罗伯特·涅米罗夫,把持一个很是简单的模子对此停止了研究。对付相对论这么复杂的问题来说,即使简单的模子也含有如下一系列设定:

设定1:离地球10光年远的地方有一颗X行星,正在以相对付地球为0.1c(c为光速)的速度阔别地球。

设定2:有一艘宇宙飞船从地球上的发射台上起飞,以恒定的速度驶向X行星;抵达X行星后马上再次起飞,以不异的恒定速度前往地球,并停在离发射台不远的停机坪上。不异的速度,指的是飞船去程时相对付地球的速度,与返程时相对付行星X的速度巨细不异。这意味着,飞船返程时相对付地球的速度巨细必要使用狭义相对论来计较。

设定3:为了计较的便当,飞船发射时的时辰设为0。

设定4:会谈中所说的时辰和间隔都是相对付在地球上的不雅观不雅观察者而言的。

涅米罗夫对飞船在近光速、等光速、超光速平不合速度下的气象停止了计较。他的研究成效出现出的是一个超乎想象的世界。

低光速

不管若何,飞船的速度必需大于0.1c,不然追不上X行星。我们先来考虑飞船的速度为0.5c的话,看会出现什么情形。

若是地球和X行星的间隔不息不变,飞船只必要20年就能抵达目的地,但由于X行星正在1/10光速的速度阔别地球,飞船必要25年才能追上它。抵达时,飞船与地球的间隔将变为12.5光年。

鉴于光的传布必要时辰,地球上的你必要再过12.5年才能看到飞船抵达X行星。也就是说,飞船分开地球37.5年后,你才能在天文千里镜里看到飞船降落在X行星的情形。

之后飞船立即前往,其速度相对付X行星仍是0.5c,但按照狭义相对论,相对付地球来说速度不是变为0.4c(0.5c减去0.1c),而是会变为0.4211c,如许返程时辰将变为29.69年,而飞船统共游览的时辰为54.69年。

但不管若何,地球上的你会看到,飞船就是直接分开了,抵达X行星,然后前往地球,不会看到有什么奇异之处。

等光速

若是飞船的速度是光速呢?很显然,按照狭义相对论,飞船在往返中相对付地球的速度都将是光速。

经由计较,飞船抵达X行星必要11.11年,抵达时与地球的间隔固然变为11.11光年。鉴于光的传布必要时辰,地球上的你必要再过11.11年,即统共22.22年,才能看到飞船抵达X行星,而飞船从X行星前往地球必要11.11年。

飞船统共游览的时辰为22.22年。

这时辰,工作起头变得有点怪异。过了22.22年,你才会看到飞船抵达X行星,但同时也会看到飞船前往了地球并降落在停机坪上。

这是由于飞船抵达X行星的光旌旗暗号,会与飞船一起以同样的速度(即光速)抵达地球。

超光速

若是飞船停止超光速游览会是什么情形呢?计较表示,飞船停止超光速游览时,会导致返程所需的时辰小于去程所需的时辰。

若是飞船的速度是5c的话,那么飞船会在发射后的2.041年抵达离地球有10.20光年远的X行星。由于相对论效应,飞船前往地球的速度,相对付地球来说将变为9.8c,所以回来的时辰变短,只需再过1.041年就回到地球了。飞船统共游览的时辰为3.082年。

但对付地球上的你来说,工作变得非常诡异。首先,你会看见飞船很正常地分开了地球。过了3.082年,你还会在天空中看到这艘飞船正飞往X行星,但同时你会看见停机坪上俄然凭空产生两艘同样的飞船,其中一艘勾留在停机坪上,另一艘会马上分开地球并倒着飞往X行星。

之所以会出现这种怪僻的征象,是由于飞船跑得比光快。飞船前往地球之后,你不仅会看到停在停机坪上的飞船,并且还能看见飞船分开时产生的影像(也就是你之前也能在天空中看到的飞船),还有就是能看见飞船前往时产生的影像(一艘从停机坪上飞往X行星的飞船)。

其中,飞船前往时产生的影像,看起来如同倒着播放的录像一样,或者可以说这艘飞船似乎在逆着时辰行驶。

为什么这么怪异?这是由于飞船跑得比光快,在飞船前往时产生的所有影像中,接近地球的会先传到的地球上,阔别地球的会后传到地球上,所以你会看到飞船先呈如今停机坪,然后起身分开,倒着飞往X行星。

总之,飞船一旦抵达停机坪,飞船的影像就会从1个变为3个,但必要注意的是,飞船的真身只需那艘停在停机坪上的飞船,其余的就只是影像,或者可以说是飞船的“魅影”罢了。

在发射之后的12.24年,你才会看见那艘从发射台起飞的飞船抵达了X行星,别的你也会看见从停机坪倒着飞向行星X的飞船也抵达了X行星,并于前面的影像合二为一。也就是说,这两个影像同时抵达了地球。那么,之后会产生什么?

由于之后再也没有什么影像传到地球上,所以这两个影像在合二为一之后就消失了,只留下停机坪上阿谁飞船的影像(若是飞船回来之后就不息停在停机坪上)。

两种图像交融到一起并消失,有点近似与粒子与反粒子碰着一起并产生泯没。

高尚高贵光速

当飞船以19.95c游览时,会出现返程所需的时辰是去程所需的时辰的相反数,也就是说,飞船统共游览的时辰将变为0。

如许,飞船从发射台上起飞的同时,停机坪上就会凭空降生出两艘实其实在的飞船,一艘勾留,另一艘飞船也以19.95c的速度分开地球。

终极,两艘飞船同时抵达X行星并产生泯没事务,时辰为0.5038年,它们离地球的间隔为10.05光年。

地球上的你看到泯没事务时,时辰已是10.55年。

穿越时空

若是飞船的速度大于19.95c呢?飞船统共游览地球的时辰将变为负数。如许,在飞船还没有发射之前,停机坪上就会凭空降生出两艘实其实在的飞船,一艘勾留,另一艘飞船倒着飞往X行星。

过了一段时辰,飞船才从发射台上起飞。之后,空中的两艘飞船会同时抵达X行星并产生泯没。例如,若是速度是30c的话,那么去程所需的时辰为0.3344年,返程所需的时辰为-0.6711年,如许,统共游览的时辰为-0.3367年,也就是说飞船发射前的0.3367年,飞船就已经回来了。

从发射台升空的飞船与从停机坪来开的飞船会在0.3344年在X行星相遇并产生泯没,它们与地球的间隔为10.03光年。地球上的你会在10.36年看到泯没事务。

从勾留在停机坪上的飞船走出来的宇航员,可以回首回头回忆着本身这趟旅程,之后宇航员还可以去看本身飞船的发射过程。

那么这时,近似于祖父悖论的时辰悖论就会可能会上演:提早回来的宇航员说,X行星有着外星怪物,差点要了本身的命,所以宇航员拦阻了之后飞船的发射。

那么若是拦阻成功了,那么怎样会有履历过游览的宇航员回往来来往拦阻发射呢?

鉴于时辰悖论的存在,我们可以说飞船的速度不能大于19.95c。或者,我们可以假设存在某种物理学机制,使得宇航员不管做什么都无法干扰飞船的发射。或者,也可以假设,飞船一旦起头逆着时辰停止游览,飞船以及宇航员就会进入平行的世界。也可以说,提早回来的宇航员来自于另一个平行世界,即使拦阻成功了,也不会产生悖论。拦阻成功之后,这个世界将会有两个千篇一律的宇航员,他们之间独一的区别将是一个履历过此次游览,另一个没有履历过。

若是飞船的速度变为无限大呢?很显然,飞船会马上抵达X行星,不外从X行星前往到地球的时辰不是0,而是-1.000年。也就是说在发射前一年,飞船就回来了。别的,若是X行星离地球更远,或者X行星阔别地球的速度越大,那么飞船回来的时辰就会越早。

可是不要想着方案建造飞船预备来看看工作现实若何。涅米罗夫的研究成效不成能在实际中产生。

“我不信托你可以建造一个可比光更快的飞船。”涅米罗夫说道。

可是他的这项研究对我们仍有很大的启发性,晓得我们是可以穿越时辰去将来和曩昔,只不外超出(甚至到达)光速仍是困扰着我们的大问题!

 

来源:阳伯生活资讯    时间:2018-08-12 

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