光速旅行时间变慢,那么地球上的人类为什么会变老呢?
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发布时间：2022-10-19 11:43
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时间：2024-12-04 15:16
根据狭义相对论的时间膨胀效应，也就是运动物体的时间会变慢，所以我们理所当然的就会想到，如果人类以光速一直运动下去就可以长生不老吗？看似很合理，其实这是一种误解，不然我们就真找到长生不老的方法了，有钱人可能会经常坐到飞机上不下来，能多活一秒是一秒。那么为什么时间膨胀效应不能真正的延长我们的寿命呢？还有我们经常说的双生子吊诡是怎么回事？也就是说一个双胞胎，让B乘坐光速宇宙飞船去外太空旅行个10年，回来发现地球上的A比自己来老了好多？这难道不是让B的寿命延长了吗？下面就说下这个问题。
以前人们认为时间在不同的地方、不同的参考系下都是连续不断的稳定流逝，不管你的运动状态如何，你和我感受到彼此的时间流逝速度都是一样的，这就是绝对的时空观，时空为万物提供了一个运动的舞台，但并不会参与、也不受事物的运动的影响。但狭义相对论告诉我们，一个惯性系的运动会导致其他惯性系下的观察者看到你的时间发生膨胀，也就是看到你的时间减慢。这里需要注意的是，相对论之所以有相对两个字，意思就是说，这个理论下的所有效应都是相对于其他人看到的效应，而不是我们自己感受到的效应。
例如上图中的光子钟，在一艘宇宙飞船中，底部和顶部各放置一块反光镜，然后发射一个光子，此时的宇宙飞船是静止状态，你和外部观察者看光子的运动就如上图左的情形，这时没有所谓的时间膨胀效应，但是只要宇宙飞船以高速运行，你在飞船内看的光子的运动情况依然是左边的上下震荡。但外部的观察者并不这么认为，它会看到一个光子从底部到顶部，再返回底部会经历更长的时间。
所以在外部的观察者看来，飞船里的时间变长了，也就是你的时间变慢了，但在你看来一切都是正常的，你的表也会像往常一样走动，你的一小时还是一小时，也就是说你能活一百岁还是一百岁。并不会因为你正以光速飞行，而活得更长。
不仅如此，外部的观察者还会看到你的动作变慢了，像是再看一部慢动作电影，但在飞船里的你，依然会跟往常一样，并不会看到自己的动作变慢。这是因为飞船在高速远离地球的时候，根据多普勒效应，飞船发出的光的波长会被拉长，频率也会降低，我们接收到光的信息就会变慢。那么反过来，飞船上的人也会看到同样的效应，地球上的时间也会相对于自己变慢，因为相对论说了，这是相对于外部观察者的效应，那么你可能会想，既然对方都看到对方的时间变慢了，而对方又感觉自己跟往常一样，那么相对论的时间膨胀效应有何意义？对任何一方都没有影响？
这其实就是双生子吊诡问题，两个相对运动的惯性系处在不同的时间空间内，互相都会看到彼此的相对论效应，但只要互相不在同一空间区域内见面，就彼此不会受到影响。只要以光速旅行的观察者和静止的观察者在同一空间内见面就会产生时间查。例如，乘坐飞船外出旅行的B和待在地球上的A，等B返回地球的时候，它们各持己见，认为对方都比自己年轻，B认为我没有动是地球在运动，A的时间变慢了；A更是觉得我们就在地球上，是B乘坐飞船旅游了一圈，是B的时间变慢了，B肯定比自己年轻。那么到底是谁正确呢？
其实B的说法是错误的，在狭义相对论中，并非所有的观察者都享有同等的效应，只有处在惯性系的观察者，也就是没有经过加速运动的观察者才会互相享有同等的效应。我们知道B在乘坐宇宙飞船远离地球的时候，肯定要经过减速，它返回地球时肯定要先减速掉头，然后再加速回来，B在加速和减速的过程中就不是一个惯性系，并不能享有相对论同等的效应。
所以，地球上的A认为的是正确的，也就是等B回来的时候，B确实会被A年轻。如果B一直以超光速远离地球并没有返回地球，那么对于A和B的相对论效应并没有互相影响。例如，现今宇宙的加速膨胀，以光速远离我们的遥远星系，我们看到这些星系也会观察到相对论效应，如果上面的外星人观察我们也是一样的，但我们彼此都没有相互影响到谁，还是各自过着正常的生活。
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