先说答案:无论你有多快,在你眼里,你永远不会长生不老,和在地球上的感觉没什么区别。
原因如下。
速度越快,时间越慢,这其实就是爱因斯坦狭义相对论中的时间膨胀原理(钟慢效应)。但是,这个时间膨胀原理有几个问题需要理解:
首先,无论你在哪里,在任何运动状态下,你感受到的时间速度都不会改变,这就是你的内在时间。
每个人都有自己固有的时间,也就是自己感受自己时间的速度。这个内在时间对每个人来说都是一样的。
这说明,无论你在宇宙的什么地方,如果你被封闭在一个封闭的空间里,你无法通过时间、速度和湿度来分辨你是在地球上还是在宇宙的其他地方。
但是,一旦你观察到别人的内在时间,你可能会感受到时间流逝速度的差异,这也说明时间是相对的。
例如,如果你在亚光飞船上观察地球,你会发现地球的时间过得更快。或者观察黑洞附近的地球,也会发现同样的事情。
说白了,时间的速度永远在对方,自己对时间的感觉永远不变。也就是说,在你的主观感觉中,你应该活多久或者应该活多久?你不会感觉到自己的代谢率有任何变化,当然也不会长生不老。
在上面的陈述中,“相对性”非常重要。如何理解时间的这种相对性(时空一体的空间也是如此)?
这种相对性实际上反映了光与其他物体的本质区别。这里有一个例子来说明光与其他物体有什么不同。
假设你在一辆匀速行驶的公交车上投篮。篮球弹起1米高,从弹起到落下总共需要1秒。也就是说,篮球一秒钟移动2米。
但对于还在地上的我来说,篮球的距离显然不是两米,但肯定比两米长(具体长度取决于公交车的速度),但上下移动还是要一秒钟。
这说明在一秒钟内,在我看来,篮球的距离更长。时间不变,距离更长,速度等于距离除以时间,
就是篮球的速度变快了!
(注意我加粗的一句话,和光速对比很重要)
我们来做一个思维实验,把上面的篮球换成光子,叫做光子钟。
你乘坐宇宙飞船。光子钟放在一艘高速宇宙飞船上。光子像光子钟里的篮球一样上下移动。
同样,你将看到光子上下移动,而我将看到地球上的光子斜线运动。同时,我将看到光子移动更长的距离。
在这里,一切都很正常。
最大的区别是光子和篮球有着本质的区别:光速是恒定的,而篮球的速度是可变的。
光速在任何参照系和任何运动状态下保持不变,都是每秒30万公里。这就是光速不变的原理。这个原理是狭义相对论的基本前提之一,也是一个假设(为什么要接受假设原理?科学的本质是假设,然后验证。详细在后面的文章中)。
麦克斯韦方程还推导出光速只与真空的介电常数和磁导率有关,与参照系无关,因为公式中没有参照系。下式中的分母分别是介电常数和磁导率:
这时候回头看看我上面加粗的一句话:
就是篮球的速度变快了!
因为光速不变的原理,在我眼里,光速不会像篮球一样变化,但它依然是光速本身。
很容易发现结果会很不一样:光子速度没变,只是距离变长了,也就是说光子行走时间变长了!
也就是说,你看到光子在飞船上上下移动需要一秒钟,在我眼里会更久。这就是时间膨胀(时钟慢效应)。
时间的膨胀与收缩效应相辅相成,同步一体,因为时间和空间是不可分的。
现在你应该明白了,无论你怎么锻炼,在你自己的感觉中,时间的流逝是不会有任何改变的。只有相对于其他参照系,你才能感受到时间的膨胀。
这就是为什么,在孪生悖论中,我的兄弟在亚光宇宙飞船里飞行了一段时间,然后回到地球发现他的兄弟变老了,但他仍然很年轻。
除了速度,引力还会引起时间膨胀效应,这在广义相对论中有体现,后面的文章会详细介绍。
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