光年是在天文學上用來表示距離的單位, 雖然是距離單位, 但因其中包含著一個「年」字, 常常讓人誤以為是時間單位, 更為有趣的是, 光年雖然是距離單位, 可我們卻能夠從中看到時間。
所謂一光年, 就是光走一年所經過的距離, 而光速為每秒299792458米, 相對于任何參考系而言都恒定不變, 通常認為我們所在的太陽系半徑即為一光年。 可見, 光年與光速之間存在著密切的關係, 而我們所看到的一切又都要依賴于光, 這就決定了我們可以通過光年看到時間。 舉例而言, 我們能夠看到太陽, 是因為太陽發出的光子進入了我們的眼睛,
遙遠的距離賦予了我們穿越時間目視歷史的能力, 比如當我們仰望夜空中明亮的天狼星時, 我們看到的其實是8.6年以前的天狼星, 因為它與我們之間的距離達到了8.6光年, 而此時此刻正在天狼星上發生的一切, 要等到8.6年以後才能映入我們的眼瞼。
一光年即為以光速飛行一年所經過的距離, 這是我們給「一光年」所做的定義, 那麼光走一光年, 真的需要一年的時間嗎?這是一個有趣的問題, 因為這個問題的答案並不是唯一的, 關鍵要看是以誰的角度來回答這個問題。 站在我們的視角, 光走一光年的確需要花費一年的時間, 但對于光本身而言, 就是另外一回事了, 因為這涉及到另外一個問題, 就是時間膨脹。
所謂時間膨脹效應就是指時間的流逝速度會因物體的運動速度而發生變化, 這又被稱之為鐘慢效應, 鐘慢效應並非單純的理論想象, 而是已經通過實驗證明, 客觀存在的現象。
鐘慢效應實驗會使用一種叫做μ子的輕子, 它的運動速度可以達到光速的98%,
雙生子佯謬, 就是讓一對雙胞胎, 哥哥留在地球上, 弟弟坐上接近光速的太空船離開地球, 雙胞胎弟弟飛行一圈後回來, 哥哥已經是一位蒼髯老者, 而弟弟還是出發時的樣子。
這就是因為隨著飛船速度的增加, 慣性質量會隨之增加, 而慣性質量又等效于引力質量, 引力質量會引起時空的彎曲, 所以飛船內的時間被拉長了, 簡單來講就是時間的流逝速度變慢了, 所以對于弟弟而言, 他只是飛行了一小會。 物體的運動速度越快, 物體的時間流逝速度就越慢,但一個有質量的物體運動速度再快,也快不過光速,這是因為具有靜止質量的物體隨著運動速度接近于光速,慣性質量會趨近于無窮大,而繼續加速就需要無窮大的能量,宇宙間不存在無窮大的能量,所以自然也無法將有質量的物體推進到光速。
因為太空船不可能達到光速,所以飛船內的時間只會變慢,但不會靜止,而光就是另外一回事了。
光子是基本粒子,而基本粒子都是不具有靜止質量的,不具有靜止質量的光子從誕生的那一刻起就能且只能以光速進行運動。所以對于以光速運動的光子而言,時間不僅僅是變慢了,而是完全靜止了,也就是說從光子的角度來講,時間的流逝速度從未發生過變化,因為時間從來也沒有流逝過。
現在這個問題的第二個答案已經很明顯了,對于光子而言,走一光年並不需要一年的時間,而是一瞬間,不僅是一光年,即便其橫跨整個可觀測宇宙的930億光年,依舊只是一瞬間的事情。當然了,這是站在光子的角度來說的,而站在我們的視角來看,它的確需要930億年才能走完這段距離。
物體的時間流逝速度就越慢,但一個有質量的物體運動速度再快,也快不過光速,這是因為具有靜止質量的物體隨著運動速度接近于光速,慣性質量會趨近于無窮大,而繼續加速就需要無窮大的能量,宇宙間不存在無窮大的能量,所以自然也無法將有質量的物體推進到光速。因為太空船不可能達到光速,所以飛船內的時間只會變慢,但不會靜止,而光就是另外一回事了。
光子是基本粒子,而基本粒子都是不具有靜止質量的,不具有靜止質量的光子從誕生的那一刻起就能且只能以光速進行運動。所以對于以光速運動的光子而言,時間不僅僅是變慢了,而是完全靜止了,也就是說從光子的角度來講,時間的流逝速度從未發生過變化,因為時間從來也沒有流逝過。
現在這個問題的第二個答案已經很明顯了,對于光子而言,走一光年並不需要一年的時間,而是一瞬間,不僅是一光年,即便其橫跨整個可觀測宇宙的930億光年,依舊只是一瞬間的事情。當然了,這是站在光子的角度來說的,而站在我們的視角來看,它的確需要930億年才能走完這段距離。