速度超过光速真的能时光倒流吗?

如题所述

速度超过光速,时间将会倒流(回到过去)。这里需要注意两个要素,第一个是“超过”,第二个是“光速”。因此问题的重点在于:为什么速度一定要“超过”光速,以及,为什么要超过的速度是“光速”?

我们知道,速度=距离/时长。“距离”是对空间的度量,“时长”是时间中的一段,因此速度的公式也可以被替换作:速度=空间/时间。也就是说:速度是一个与“空间”和“时间”都直接相关的量,它的变化会影响到空间和时间。另外,“速度”是一个“相对量”(relative),而非一个“绝对量”(absolute)。通俗地说,一个物体的速度,只有在与其它物体的速度“相对”时,才有意义。举个例子,我们平时说,一辆车的速度是20公里,其实指的是这辆车相对于一个静止的物体(路面)的速度是20公里。在承认车速相对于路面的速度为20公里的同时,我们默认了路面的速度为0。而且,也只有在把路面视为“不动”的情况下,我们才可以放心地称,车的速度是20公里;如果车是在航空母舰上行驶,同时,航母也在航行,那么相对于静止的水面,车速可能就不是原来的20公里了。由于速度是相对的,所以它是可以变化的。举个例子:两军交战。我军士兵向远处的敌军士兵投掷了一枚手雷,敌军士兵见状,拼命地向后逃跑;假设手雷的飞行速度是5米/秒,而且在空中一直保持着这个速度,敌军士兵向后逃跑的速度是4米/秒。现在,手雷接近敌军士兵的速度变成了:5-4=1米/秒。我们发现,手雷飞向(相对于)敌军士兵的速度,由于敌军士兵的同向运动而减小了。如果有敌人向手雷迎面跑去,那么手雷接近他的速度就是手雷的速度与敌人速度的和,9米/每秒;我们在日常生活中所见的一切速度都像这样,是可加可减,可以相对而变化的。光速总是一个定值,从来不会改变。当人跑向一个物体时,该物体接近人的速度就会比人不动时要快。但是,光接近你的速度却永远是一定的,不管你是向着光跑,还是背着光跑。这一点可以用一个实验来证明:一辆开着大灯的车停在路上,前方的光速检测设备测定灯光的光速为:299792458米/秒。这时,车开始以20米/秒的速度向前开。我们凭直觉来想,光速肯定会变为:299792458+20=299792478米/秒,因为大灯是在移动的车上发光的,车速必将给光速一个额外的“推动”。然而真实情况却不是这样。无论车以多快的速度移动,光速一直都保持着299792458米/秒,永恒不变。* 光速是精准的299792458米/秒,不是近似值。这是因为国际上把“米”的含义定义为了:光在1/299792458秒内于真空中行进的距离。因此“米”和“光速”是“互证”的,以消灭计算误差。由于“光速不变”的这个独特性质,物理学上将“光速”视为一个“普适常量”(universal constant)。光的速度不会因任何物体的相对运动而改变。通俗地讲,光的速度对于任何人来说都是一样的。需要清楚的是,“速度”的本质是一个物体在单位“时间”内于“空间”中的位移。爱因斯坦对此提出了一个惊人的理论:要保持光速不变,一个物体在运动(拥有速度)时,它的空间和时间就不可能保持不变,必须相对地作出调整。这意味着什么呢?在日常生活中,我们见到的速度都很慢,离光速还差得远,所以我们几乎发现不了“光速不变”对空间和时间所带来的影响。但是不妨想象,如果汽车能够以接近光速的速度移动,情况将变得十分明显:作为一个站在路边的人,你将看到车的长度沿着它运动的方向缩短了,而且车内的时间流动变得很慢。路边的人如果能听到车里人的手表的滴答声,这种声音应该相当慢;如果你坐在车里的话,将不会感觉到你的时间有任何变化,手表很正常,但是当你望向窗外,会发现路边的楼房等景物正在不断地扭曲;时间和空间的这种相对调整维持了光速的绝对一定(对以任何速度运动的任何人来说)。光速不变,空间和时间就要相对变化,一起因物体的运动而精确调整。可以想象,如果没有这种“保护性”的调整,那么我们每个人眼中的光速都是各不相同的。因此,既然空间和时间一直是一起调整的,也就可以说:空间和时间从来都不是两个独立的事物,而是一同运作,相对变化的一个单体四维结构,称作“时空”(space-time)。这就是“狭义相对论”的根基。* 如果觉得实在难以理解,可以这么来考虑:当一个人与光同向运动时,他无法去“追”光,因为光速必须总是比他快 299792458米/秒,所以他的速度与光速的差距无法缩小;当人跑向一束射向他的光时,这个人眼中的光速也不会像“两军交战”的例子中的手雷一样,相对于他而加快,而是仍然一直保持着 299792458米/秒;在这种情况下,当一个物体运动起来时,光速不可能为他而加快或减慢,唯一能改变的,就只有运动者的时间和空间(时空)。白了这些,我们可以做出结论:速度低于光速,时间的流速会减慢。当物体处于运动状态时,在相对于这个物体不动的观察者眼里,物体的时间会变慢,这种现象被称作“时间膨胀”(time dilation)。它的成因可以用一个类似的例子来说明:从上海去北京,我们可以一直朝北走,也可以先去新疆,再绕到北京。但是用相同的速度,第二种走法显然会花掉更多的时间,因为我们在去新疆的时候,把向正北方的速度分割给了西方一部分,因此真正朝着北京的速度就不如第一种方法的快;空间和时间也一样,可以把它们想象成正西方和正北方。我们呆立不动时,虽然没有在空间上移动,但是每时每刻都在时间上“移动”。一旦我们(在空间上)动起来,那么我们在时间上的“速度”就必须分割给空间一部分,时间就慢了下来。

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第1个回答  2017-11-24

最有可能的答案是:速度等于光速,时间会停止。可以想象,如果你此刻正在以光速运动,那么你就会像光一样。以光的角度来看,从一点运动到另一点不会消耗时间,或者说没有时间可以消耗,因为你独立于参考系之外,没有时间和空间的概念,时空不会因你的运动而做出调整;这样一来,以光速运动者的时间,与另一个用来参考的时间之间就没有了可比性(或者说,无法找出差别),因此等同于是停滞的。A以光速运动,它的时间不流逝。现在,似乎终于有充分的理由可以做出假设:速度超过光速,时间将会倒流。如果单个物体的运动速度超过光速,那么在某些观察者看来,它的运动确实有可能是逆向于时间的。通俗地说,物体的一切速度的方向,都被彻底地反转了过来。而且在理论上,运动者自己也有可能会看到反射自较早时候的光,甚至是自己开始超光速运动之前的光。

第2个回答  2017-11-24

超光速运动走类空轨迹,则总存在参考系,在其中该运动的坐标时在倒退;同时也存在参考系其坐标时在前进,甚至不变(同时存在于起点与终点)。换句话说,以坐标时看,类空间隔没有绝对的时序。

这样一来时空旅行是可行的,因为一旦类空轨迹被允许,很容易构造闭合轨迹。但通常还是认为类空(超光速)轨迹不能称为“运动”或“旅行”,因为如果考虑固有时的话,数学上给出的是虚数,可以认为没有良好的时间定义。星际穿越中Kip就在高维宇宙模型中构造闭合类时线实现时空旅行,也要求局域不超光速。严肃的科幻作品即便要时光倒流也不会采用超光速这种形式。

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