2018-10-17

据当年说,这只有两个半人看懂                                    

天下武功,唯快不破,但再快能快过光?有位同学曰:为毛不行?人家爱因斯坦的“相对论”说了,想穿越时空回到过去,速度就得超过光速,很多科幻小说都这么写的嘛。这位同学,成为那半个人还需要努力。

其实,爱因斯坦并不喜欢大家把他的天才理论称为“相对论”。弄啥嘞?俺明明是想说宇宙是永恒不变的好吗?哥有句名言叫:“宇宙最令人不可解之处就是,它竟然是可解的,上帝这个老头子是不会掷骰子的。”宇宙自有其客观的规律存在,上帝已死,什么哥本哈根,什么不确定性原理,薛定谔的猫是什么鬼,实乃大谬!

算了,既然都叫习惯了就叫吧,相对就相对吧,谁叫哥的论文当中老是出现这个词。先不管上帝为啥已死,咱们还是聊聊穿越的事,毕竟好像比较有操作性。划一个猝不及防的重点,相对论有个前提:光速是亘古不变的

你说不变就不变?凭啥?听说有个叫迈克尔逊和莫雷的组合好像搞了个实验证明了,但你能证明它以后不会变?别抬杠了,至少现在科学界普遍认同它不变,看来穿越时空是得再想想其他办法了。可是现在的穿越大片,像什么《星际穿越》之类的不就是通过相对论找到灵感的吗?真穿越不了?莫急,且听我慢慢道来。

在此之前咱先来做个“思维实验”,所谓思维实验就是用脑袋冥想,据说大师都是这么干的。实验开始了,这位施主闭上眼睛吧……还是睁着吧,咱们一起开始一段奇妙的旅程……

我(你)静静地站在铁轨旁边,看见一辆火车从眼前疾驰而过。火车的速度V,火车上有个人叫小明,往火车行驶的放向以速度V’跑了一段距离S。好的,根据伽利略老师说的,小明相对我的速度是V+V’,用的时间是T=S/(V+V’)。是不是很神奇?这时候,我想到了什么?我想到了讨厌的中学物理,这真是一个不堪回首的回忆,但我还是集中注意力,好在思维实验是不需要用到复杂数学的,我心稍安。不知为何火车上的小明跑了起来,大概剧情需要,总之他用了T=10秒;我反正站在地上闲着也是闲着,用秒表一测也是t=10秒,我的天啊!我和小明所感受到的时间竟然是一样的(T=t=10秒)!你是不是觉得一个大学毕业没多久的社会人初中物理竟然退化成这样,请不要鄙视我,真正神奇的地方来了。

这时候,小明跑累了,大概是太无聊也可能是剧情需要,拿起手电筒开始玩,并垂直往火车顶上一照,这一照事情就大条了。

还记得刚才的划重点,光是有速度(C)的,无论它的速度有多大,经过一段时间它必然会走过一条路径。在小明看来,手电筒射出的光是一条垂直火车向上的直线;可是在我看来,火车前进了一段距离,光是一条斜线。然后呢,有啥好大惊小怪的?那咱继续。

于是乎,在小明看来,光的方向正好垂直于火车运动方向,光走了一条直线用了t秒,光走了Ct的距离。在我看来,火车则走了VT的距离,而光走了一条斜线用了T秒,光走了CT的距离。根据伟大的毕达哥拉斯定理简称逼格定理,啥?嗯,勾股定理,三角形两条直角边的平方和等于斜边的平方。公式不重要,可略过,但还是写下,可推出:(Ct)^2+(VT)^2=(CT)^2,简化一下发现:t=T乘以一个东西,我感觉火车上时间的流逝T和小明感觉到的时间流逝t竟然不一样。火车上的时间相对地面的我变慢了,纳尼?

我感觉到火车上的时间T更长,也就是时间过得更慢,用一句很酷的话说就是:火车上的时间膨胀了。

总之得出了一个结论:速度越快,时间越慢。然后你想啊,火车上的时间变慢了,那么物体运动的轨迹肯定也变了呗,用牛顿那一套就行不通了嘛。根据相对论的公式一推,于是发现如果速度越快,不仅时间越慢,而且长度越短,也就是空间被压缩了。你是不是觉得你中学物理彻底白学了,反正你也忘了。什么?速度还能影响时间和空间?时间和空间还能改变?你不要忽悠我。

不知你有没有想过,时间是什么?时间是客观存在的吗?时间是从一而终的吗?不,时间它很顽皮,是会变的,你感受到的时间跟我感受到的时间也许不同。同样的,宇宙中的空间是充满了弹性,就像一个弹簧床一样,上面没东西的时候平整,有东西的时候会被扭曲。这就是爱因斯坦的时空。

“啊,虽然还有点晕,但我想到穿越时空的办法了!既然速度可以让时间变慢,或许在我有生之年可以坐上这种速度接近光速的宇宙飞船,我去宇宙绕一圈回来,我的时间变慢了,再回到地球,不就是穿越到未来了吗?”

且用数据说话,假如刚才那辆火车的速度200km/h,也就是55.6m/s,那么你在这列火车上面坐了100年,下车后发现,比你的双胞胎兄弟年轻了53.6秒;飞机的速度是300m/s,你坐飞机飞100年后年轻了26.3分钟;登月飞船的速度10500m/s,你坐飞船飞100年后年轻了22.4天。确实啊,人类的技术实在太渣了,我也是这么想的。

至少有盼头了,现在只要相尽一切办法把速度再提上去就行了,穿越未来不是梦!好吧,假如有一艘宇宙飞船速度达到0.9C(光速的百分之九十),则你的1年相当于地球人2.3年;当速度达到0.99C,你的1年相当于地球人7年;当速度达到0.99999C,你的1年相当于地球人224年。(数据引用自《时间的形状》)

是不是很开心,虽然不能回到过去,去未来耍耍也是好的呀。但是,你的时间只是相对于我的时间变慢而已,在你的感受当中,时间的流逝速度跟我的感觉是一样的。换句话说,你以0.99999C的速度过了1年,虽然地球过去了224年,但你还是觉得只过去了1年而已。每个人所拥有的时间就在那里,不增不减。

思维实验有个好处,就是你可以以“上帝视角”来观察这个世界,如果我在地球上可以看到在天上高速运动的你,我就会觉得你的人生是过得多么无趣,我吃个苹果花了1分钟,你吃个苹果要花224分钟。假如你正好飞进黑洞中,那么在我看来,你便是永远“黏”在黑洞上,就像一只黏在蜘蛛网上的蚊子一般。

这还只是相对论中的冰山一角,尽管已经是100多年前的理论,对于我们普通人的世界观来说,仍有不小的冲击力。

时间是让人猝不及防的东西,晴时有风阴有时雨,争不过朝夕,又念着往昔,偷走了青丝却留住一个你,岁月是一场有去无回的旅行,好的坏的都是风景。相对论大概还证明了,从小语文作文用烂的那句:一寸光阴一寸金,寸金难买寸光阴。时光一去不复还,前尘往事随风散。你我的时间是相对的,你我所拥有的时间却是绝对的。还有以后如果有机会做星际旅行,请慎重,因为你登上飞船的瞬间,可能就是与亲朋永别之时。

每个人都该珍惜在各自人生中遇到的每个人,因为按照相对论,不擦肩而过简直是个奇迹。幸运的是,我们生活在一个低速的世界。

好了,不煽情了,咱在来模拟下,就跟打游戏一样。不知道你有没有听说过著名的“双生子佯谬”,佯谬的意思就是错误的错误,也就是正确。说的是有一对双生兄弟,弟弟跨上宇宙飞船作接近光速的长程太空旅行,哥哥则留在地球。在哥哥看来,弟弟坐着宇宙飞船高速运动离地球远去;但在弟弟看来,哥哥坐着地球高速运动离宇宙飞船而去。弟弟回地球后,是哥哥年轻,还是弟弟年轻?

希望你能想明白,做那两个半人中的一个。

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