如果你比光速更快地旅行怎么办?

通过:William Harris&Patrick J. Kiger.|

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世界变得越来越近你的光速。Melmak / 65图像/ Pixabay.

当我们是孩子时,我们惊讶的是,超人可以旅行“比超速子弹更快”。我们甚至可以想象他,追逐一个从武器中射击的射弹,他的右臂伸出,他的海角在他身后涟漪。如果他旅行了一半子弹速度,子弹远离他的速度会减半。如果他确实比子弹更快地行驶,他会超越它并领先地位。去,超人!

换句话说,超人的空中滑稽动作遵守了牛顿对空间和时间的看法:空间中对象的位置和动作应该是相对于绝对的非扫描框架的可衡量[来源:rynasiewicz.]。

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在20世纪初,科学家们坚持了世界的牛顿观。然后是德国出生的数学家和物理学家的名义艾尔伯特爱因斯坦来了并改变了一切。1905年,爱因斯坦发表了他的特殊相对论理论,这提出了一个令人惊讶的想法:没有优选的参考框架。一切,即使是时间,是相对的。

两项重要原则巩固了他的理论。第一次表示,相同的物理定律同样适用于所有不断移动的参考框架。第二个表示,光速 - 每秒约186,000英里(每秒300,000公里) - 是恒定的,与观察者的运动或光源无关。根据爱因斯坦的说法,如果超人要在光速下追逐光束,则梁将继续以完全相同的速度远离他[来源:斯坦因Amnh.org.]。

这些概念似乎是令人忍善的简单,但他们有一些思想弯曲的含义。其中一个最大的是由爱因斯坦着名的等式代表,e =mc²,其中e是能量,m是大量的并且C是光速。

根据该等式,质量和能量是相同的物理实体,并且可以彼此改变。由于这种等价,物体由于其运动而导致的能量将增加其质量。换句话说,物体移动的速度越快,质量越大。当物体快速移动时,这仅在很快。例如,如果它以10%移动光速,例如,其质量仅为正常的0.5%。但如果它以90%的光速移动,它的质量将增加[来源:LBL.GOV.]。

当物体接近光速时,其质量急剧上升。如果物体试图每秒旅行186,000英里,其质量变为无限,因此移动它所需的能量也是如此。因此,没有正常物体可以快速地行进或比光速快。

这回答了我们的问题,但让我们有点乐趣并稍微修改问题。

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几乎与光速一样快?

我们涵盖了原来的问题,但如果我们调整它,那么“如果你旅行怎么办几乎像光速一样快?“在这种情况下,你会遇到一些有趣的效果。一个着名的结果是物理学家称之为时间扩张,这描述了对物体非常快速地移动的时间更慢地运行时间。如果飞行在火箭上行驶的火箭率为90%的光速,那么时间就会减半。您的手表只需10分钟即可推进,而20多分钟将通过河流观察者[来源:可能]

您还会遇到一些奇怪的视觉后果。一个这样的后果被称为畸形,它是指整个视野的视野将如何缩小到宇宙飞船前面的一个微小的隧道形状“窗口”。这发生了,因为光子(那些非常微小的光包) - 甚至在你身后的光子即使是从向前方向进入。

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另外,你会注意到一个极端多普勒效应,这会导致从您面前的星星从您的星星一起繁殖,使物体显得蓝色。从你背后的星星的光波将分开并出现红色。你走的速度越快,这种现象的极端变得更加极端,直到航天器前面的星星和后部的星星的所有可见光变得完全移出了已知的可见光谱(人类可以看到的颜色)。当这些恒星脱离可察觉的波长时,它们似乎似乎淡入黑色或消失的背景。

当然,如果您想比超速光子更快地旅行,您将需要超过我们已经使用的同一火箭技术。

在2021年3月在古典和量子重力中发表,天体物理学家埃里克·伦兹在德国哥廷根大学提出了重新安排空间时间来创造经线泡沫的想法,航天器可能能够以更快的速度行进。

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最初发布:2011年7月21日

灯光常见问题

是否有什么比光速更快?
不,没有。当一个物体接近光速时,它的质量急剧上升 - 这么多,使物体的质量变为无限,因此使其移动所需的能量也是如此。由于这种情况仍然不可能,因此没有已知的物体可以快速地行进,而不是光速快速或更快地行进。
英里的光速有多快?
真空中的光速为每秒299,792公里,这两秒为186,282英里。假设,这意味着如果物体可以以光速行进,它可以在一秒钟内围绕地球绕过7.5次。
为什么“C”光速?
在爱因斯坦的等式中,真空中的光速由“常数”或来自拉丁术语“Celeritas”的小写“C”表示,这意味着“速度”到两个(平方)的功率。
地球上的光速是多少?
光线速度会放缓,具体取决于它的旅行。当它与任何物质接触时,光弯曲 - 甚至灰尘 - 导致速度略微降低。也就是说,通过地球大气行驶的光线几乎在真空中随着光速的方式移动几乎快速。

更多信息

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