既然光會引起時空膨脹,為什麼我們測算光年的時候沒考慮這個?

時間 2021-05-31 00:04:38

1樓:機械人wyc

這是對相對論的一種誤解。觀測者觀測到光在真空中一年的行走距離即為一光年。這裡的「一年」是觀測者所處的慣性參考係的時間,「距離」也是這個慣性參考係的空間。

由於在任意慣性系下光速都是不變的,所以光年是乙個準確的、不變的長度單位。

而題主想問的」時間膨脹「問題,好,假設光有意識,它「覺得」自己跑過我們在任意乙個慣性系下定下的「光年」距離需要多長的時間?答案是不需要時間,一光年的距離在光的眼中洛侖茲收縮為乙個點了……而光,哪怕只「覺得」自己過了一瞬間,外面的世界早已天翻地覆經過了無限長的時間…

這裡忽然卻想到了乙個題外的有趣的東西,宇宙微波背景輻射告訴我們,宇宙的年齡的年齡在137億年左右,但我們的可視宇宙大小卻達到460億光年。這意味著什麼?可視宇宙最邊緣的光僅僅用了137億年就跑了460億光年的距離

這個問題確實跟「空間膨脹」有關了——我們的宇宙正在加速膨脹。宇宙邊緣的光在向我們跑來時,宇宙也在一直膨脹,所以才會出現這個問題。

2樓:笨小孩

其實,這裡你只需要想明白乙個問題,即C+V=V,這是乙個反數學的問題,以至於愛因斯坦在剛提出相對論還沒有想明白這個問題的時還曾刻意迴避過這個問題

我們知道,物體在低速運動狀態下可以使用牛頓經典力學,而在高速運動狀態下,應使用狹義相對論,當有場的作用時,又可使用廣義相對論。在狹義相對論中,一切都是相對的,對了,這裡所說的一切除了光速。

在狹義相對論中,空間是四維的,所有運動的物體都可以選擇不同的參考係,在不同的參考係內,其物理函式都是相對的,通過洛倫茨變換,愛因斯坦將空間和時間完美的聯絡了起來。

即:1、鐘慢效應 2、尺縮效應 3、質速關係

最後經過伽利略變換後可以得到,在新的伽利略——牛頓座標系中,在不同的參考係內,光速是恆定的。但我們並不需要知道他是怎麼證明的,而我也不想證明,我們需要從直觀上理解,為什麼光速是恆定的。

那麼,我們現在假設參考係A是相對地球靜止的鐵軌,參考係B是相對鐵軌開動的火車,在速度為V的火車上發出一束光,此時,光速相對火車來說是C,這是顯然的,但是光速相對鐵軌來說呢?如何理解光速相對鐵軌來說還是C,而不是C+V呢?或者C+V為什麼會等於C呢?

其實這並不是乙個近似值,我們知道通過伽利略變化是可以證明這個等式的,但現在我們想要的是直觀的理解。

我們可以這麼來想象,當光從火車上發出時,這列火車作為新的參考係,其與相對的鐵軌的速度和時間都已經發生了變化,而不再是原來的V和T了,整個以火車為參考係的物理函式都會隨之改變,當光速在此參考係時,經過一系列變換後,最終與鐵軌的相對速度還是C

OK,解釋了這麼多,最後總結一下,因為時間,速度,質量,長度等所有常見的這些物理因素都是相對的,可變的,而只有光速是恆定的,所以我們才需要通過光速來建立統一的表示式

順便說一下,光速並不是先定義了一公尺,然後再通過測量光在一秒內跑出的距離得出光速是299792458m/s的,而是先測出了光在一秒內跑動了的乙個長度,然後將這個長度平均分成***份,才定義了「一公尺」的長度。如此一來,在使用光速C時,是乙個完全不會產生誤差的絕對值。所以物理學家們也喜歡把很多物理量和光速結合起來,以消除誤差。

3樓:善歡喜王

你要先弄清究竟是誰的時間在膨脹。

如果一艘飛船相對你運動,是飛船的時間在膨脹(膨脹到與你自己的時間一致),並不是你自己的時間在膨脹。光子相對你運動,是光子的時間在膨脹(膨脹到與你自己的時間一致),並不是你自己的時間在膨脹。

時空本身也不會變快變慢,速度才會變快變慢。距離不能說那麼久,時間才可以說那麼久。

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