时间的流逝速度在爱因斯坦狭义相对论出现以前一直被人们认为是固定不变的,从伽利略到牛顿都没想过“时间膨胀”的存在,这背后的原因其实是因为这些物理学家没有意识到光速在任何参考系下都是不变的。
1887年迈克尔逊莫雷实验结果证明了光速是不变的,而“以太”是不存在的。爱因斯坦在知晓这一实验结果后意识到传统的经典物理学已经到达了瓶颈,于是这个瑞士专利局小职员大胆摒弃了统治物理学几百年的绝对时间和绝对空间,转而提出了基于相对空间和时间的狭义相对论。
大众熟悉狭义相对论都是从其中的“时间膨胀效应”开始的,简而言之就是运动速度越快时间流逝速度越慢,很多人看到这几个字就想当然的认为达到光速就能让时间静止,超过光速就能让时间倒流,这种想法无疑是错误的。
爱因斯坦在利用光速不变原理推导出时间膨胀效应的存在后还获得了鼎鼎大名的质能方E=MC²,即“一个物体所具有的能量相当于它的质量乘以光速的平方”
其中E是物体具有的能量,M是物体的质量,C则是真空光速,由此可知任何一克物质都拥有者自身质量乘以光速平方的巨大能量,而由于质量和能量是等价的,因此物质一旦运动质量便会增加,但这种质量增加只有在近光速运动状态下才能被测量出来。
虽然0.9倍光速下的物体质量只有静止时的近两倍,但随着向光速冲击过程的持续,物体的质量会呈现爆发式增长,如此循环的最终结果就是物体质量在达到光速前变成了无限大,从而需要无限大的能量去加速它。
然而宇宙中并不存在无限大的能量,因此将静止质量不为零的物体加速到光速是不可能的,人自然也不可能制造出真正的光速飞船了。
其实从实用角度来看,真正的光速飞船和能以无限接近光速飞行的飞船相比并没有什么大优势,因为无限接近光速产生的时间膨胀效应足以让一个人在短时间内到达目的地,比如《三体》中程心和艾AA的星环号就用曲率驱动无限接近光速,最终用飞船内52小时跨越了286.5光年的距离。
在我们的宇宙中能够真正意义上瞬间到达的只有光子,如果光子有智慧有感觉的话它会发现自己诞生后瞬间就抵达了目的地,这是因为它本身的速度达到了光速,而在低速运动状态下的我们看来光子并不是瞬间到达的,比如太阳光是8分30秒前的太阳光,比邻星是4.22年前的比邻星。