看到这个题目你可能有点懵,有点绕口令的感觉。
简单讲,在我们眼里,光飞行一年的距离的确是一光年,但对于光本身来讲,光飞行一光年的确不需要一年时间,严格来讲不需要任何时间,瞬间就可以飞行一光年的距离。
两者并不矛盾,只是参照系的选择不同造成的不同结果。
由于光始终以光速飞行,所以,不要说一光年了,哪怕再遥远的距离,比如说宇宙的边缘(930亿光年远),光也会瞬间到达,不需要任何时间。
根据爱因斯坦的狭义相对论,当一个物体以亚光速飞行时,会出现明显的时间膨胀效应(钟慢效应)和尺缩效应。
速度越快,时间流逝的速度将越慢,当物体的速度达到光速(这时候的物体其实就变成光了),时间就静止了,或者说没有了时间的概念。
不过具有静质量的物体的速度是不可能达到光速的,相对论中的质增公式已经表明了这点,速度越快,物体的质量就越大,当无限接近光速时,物体的质量就无穷大,所以不可能达到光速。
时间膨胀效应和尺缩效应公式如下:
以上公式都是基于两个假设推导出来的:光速不变原理和相对性原理,其中光速不变原理更具颠覆性,讲的是光速的绝对性,光速与其他任何速度叠加之后仍旧是光速,光速不需要任何参照系,或者说在任何参照系下光的速度保持光速不变。
在狭义相对论的理论体系下,时间和空间不再是绝对的,而是相对的,具有弹性。同时时间和空间是有机的整体,任何把时间和空间分割开来的行为都没有意义。
所以,本质上来讲,时间膨胀效应和尺缩效应是同等概念,两者是同时发生的。
由于时间膨胀(时间变慢),飞行同等距离所用的时间自然会更少,表现出来的也是尺缩效应。当你以亚光速飞行,在我们(地球人)眼里一光年的距离,瞬间就会变短,具体变短多少取决于你接近光速的程度。
举个例子,你乘坐一艘飞船从地球出发飞往4.3光年外的比邻星,假设飞船的速度可以瞬间达到亚光速,在达到亚光速的瞬间,4.3光年的距离在你眼里不再是4.3光年,而会比4.3光年要小。因为亚光速飞行的飞船会出现明显的尺缩效应。
而光的尺缩效应会达到最大,因为光始终以光速飞行,不管多远的距离,在光的眼里(假设光有意识)都是近在咫尺。