抗体|光飞行一光年的距离需要一年时间?光:在我眼里根本就不存在时间( 二 )


Helio-2 卫星事实上 , 在1676年之前 , 人类认为光的传播不需要时间 。1676年 , 丹麦科学家罗默率先提出了一个想法:光的传播需要时间 。 然而 , 直到18世纪 , 科学界才普遍接受了这一观点 , 并获得了近似的光速 。1838年 , 德国天文学家使用“光年”作为天文测量单位 。 现在 , 人类可以观测到的宇宙范围已经超过了100亿光年 。
除了代表距离单位之外 , 光年实际上代表了我们在多少年前看到的这颗遥远的恒星或星系 。 因为人类是通过可见光来感知物体的 , 人的眼睛只能被动地接受光源或光的反射 , 而光的传播速度虽然很快 , 但它的传播也需要时间 , 而我们所看到的其实只是经过在它到达我们的眼睛之前已经过去了一段时间 。
光的传播换句话说 , 我们看到一光年外的行星实际上是一年前的样子 。 通过望远镜等设备 , 人类可以看到130亿光年最远的星系 , 也就是说我们现在看到的星系实际上是130亿光年以来的样子 。 如果以现在的样子来看 , 应该是130亿年以后 。
人文视角
走一年的距离 , 真的需要一年吗?
事实上 , 人类估计的光年是光在不受引力和磁场干扰的完美环境中直线传播的速度 。 然而 , 浩瀚的宇宙并不是完全真空的 。 宇宙中有恒星、星云、陨石 。、宇宙尘埃等物质 。 光在不同介质中的传播速度是不同的 。 理论上 , 真空中的传播速度是最快的 , 但宇宙中的各种物质都会成为传播的“绊脚石” 。
宇宙不是“空的 , 而是很满的”
从量子场论的角度来看 , 当光进入介质时 , 光子需要与原子相互作用 , 这个动作需要一定的时间 。 原子会吸收光子 , 然后被激发后释放光子 。 这个过程会导致时间被拉长 , 也就是一光年的距离 , 实际上光的传播需要一年多的时间 。
宇宙中有许多巨大的天体 , 直线光穿过这些天体时 , 不可避免地会发生偏转 。 理论上 , 光没有质量 , 不会受到引力场的影响 , 但实际上 , 光是会发生偏折的 。 当受到引力偏转时 , 大质量天体会扭曲光的直线 , 暗物质和黑洞也会影响光的传播 , 加剧了其传播的复杂性 。 例如 , 黑洞的引力场太大 。 光严重扭曲 , 无法逃脱 , 黑洞周围自然没有光 。
黑洞宇宙视角
事实上 , 从宇宙的角度来看 , 光子本身是没有时间概念的 。 以光速运动的光子可以瞬间到达任何地方 , 它的时间被拉长到无限长 。 对于光子来说 , 它的时间系统和它刚开始的时候完全一样 。 没有时间计算 , 即使是普朗克时间 。
爱因斯坦的相对论认为时间和空间是一个不可分割的整体 。 它们共同构成了时空的维度 , 也使我们的空间成为了四维空间 。 因此 , 当一个物体移动得越来越快时 , 它周围的时间就会越来越慢 。 这就是时间膨胀效应 , 也称为时钟慢效应 。
时间受物体运动速度的影响
在相对论建立之前 , 人类相信时间的流逝是绝对的 , 对所有人来说都是一样的 , 无论在宇宙的哪个地方 , 处于什么运动状态 , 时间都不会改变 。 然而 , 爱因斯坦的相对论提出后 , 他告诉世界 , 时间是相对的 , 与观察者的状态有关 。 这就是他们当中“相对”的意思 。 与相对论的狭义和广义相同 , 钟慢效应也有狭义和广义的区别 。 狭义的不涉及重力的存在 , 而广义的涉及重力 。
爱因斯坦与相对论狭义相对论表明 , 如果地球上有两个时钟 , 一个是静止的 , 另一个在运动 , 那么这两个时钟显示的时间也会不一致——运动的时钟会比静止的时钟快 , 并且运动的速度越快 , 显示的时间越慢 。
假设运动的时钟速度为每秒7.9公里 , 这也被称为第一宇宙速度 。 在此基础上 , 移动的时钟每天会比静止的时钟慢 30 微秒 , 变化很小 。 人类很难感知这种微弱的时钟慢效应 。 而当速度接近光速时 , 例如 , 当一个移动时钟的速度达到光速的99.5%时 , 时钟慢化效果就变得明显 , 比静止时钟慢10倍 。 如果速度达到光速99.9999995% , 那么移动的时钟就比静止的时钟慢 10000 倍!
光束运动为了验证时钟慢效应 , 科学家们在分别向东和向西飞行的两架客机上放置了两个铯原子钟 。 最后 , 通过与美国天文台的时钟进行对比 , 他们发现这两个时钟在飞机上移动 。 两者都比天文台的时钟慢 。 这一切也都证实了 , 当光以光速传播时 , 时间是静止的 。 因此 , 光传播一光年的距离对它来说只是一瞬间 。