探尋光子世界：時空扭曲與時間變慢效應

Peter

[导读]从一个光子的视野了解以光速运动的宇航员所感受到的时间变慢效应和时空扭曲。







地球引力场导致周围时空扭曲的情景









地球引力场导致周围时空扭曲的情景





據国外媒體报道，当你看到图中的情景时，或许会粗略想到：这可能是张关于时空维度的图像，并且还是一个物體向地球高速运动的图像。而这张图像则是从一个光子的视野来看宇宙空间，也可能是远在130亿光年远的宇宙中第一代恒星发出的光子在经过漫长的时空旅行后抵达地球。恒星的光子被发射出去后，会在瞬间被重新吸收，比如在我们的太阳核心位置，当发出的光量子可能经过一毫米的位移后就被吸收了。而我们看到的光是光子流，是光子膨胀力的传递，消失的光子是转化成了基态光子。



我们从以上信息看出，一个光量子似乎没有经历过时间，也没有经历过空间，哪怕是一丁点兒的位移。由于我们不能够的真空中移动一个无质量意识的光量子，所以这个光量子的“思想实验”就是要证明时间和空间是两个明显不同的事物。



如果我们试图以光速前进，那我们的本身的时钟会变慢下来，所以我们也会在以较慢的时间状态下，抵达遥远的宇宙空间。这个就像一个宇航员从地球上乘坐宇宙飞船以光速前进，当他到达另外一个遥远星系时，飞船上的时间仅仅过去了数年，而地球上的可能早就已经沧海桑田。这種时间上的变慢效应在地球上人们看来，则體现在宇航员以非常快的速度向宇宙深空飞去。



同样，当我们接近一个大质量天體的表面时，就像图中显示的一个光子的视野，这时候相对另外一个处宇宙空间的观察者而言，我们的时间就会变慢，所以我们能比预期中更快的时间达到大质量天體的表面，比较通俗点说是：当我们接近大质量天體时，时间和空间被压缩扭曲了。同理，这也可以反应出时间和空间是时空的两个方面。这就像我们现在已经发明的画面定格捕捉技术，可以清楚地显示出每一帧画面上所反应出来的不同的时间和空间位置。



基于这个理论，部分科学家认为，我们目前应该接受现实世界中关于重力的演变模式。而重力的真正原因是由于在大质量天體周围时空扭曲所造成的。形象地比喻可以认为：一个宇航员以一个恒定的速度在宇宙空间移动，当这个宇航员的移动路径上出现一颗大质量天體时，宇航员就会进入由这个天體质量造成的时空扭曲区域，这时候宇航员就被明显感到自身已经受到这个天體引力制约，如果天體的引力足够强，而且宇航员的逃逸速度没有达到一定的值，那他们两者最终会发生碰撞。



而如果这颗大质量行星上有观测者，那这个观察者会发现宇航员从宇宙空间中向他加速运动而来，但是，这个宇航员自身看来，他的速度并没有发生改变，这是因为，如果宇航员加速前进运动，那就会出现由于惯性而产生的推背力而他向后座移动。



尽管如此，当这颗大质量行星上的观察员认为宇航员是在加速飞来并下降时，这个也不是地面观察员所产生的一種错觉。这只是观察员对时空感知能力一種失败的體现。因此，从一个光量子的视野看出，当一艘宇宙飞船从一定的时间和空间移动到大质量行星表面时，降落过程中飞船所处的时空区域受到行星引力场扭曲效应的影响，而处于地面的观察员却认为飞船正在受到一个力的作用。

jason_jim

我們的學術水準在宇宙來說幼兒園都沒有。