我坐着一艘宇宙飞船不断加速，一直到超光速，会看到什么变化？ 第1页

在相当接近光速的时候，你和所谓宇宙飞船就在前方的背景辐射光子、星光光子及其级联粒子的冲击下灰飞烟灭了。

“宇宙飞船”靠常规加速永远也达不到真空光速，更不用说超光速了。狭义相对论禁止任何具有非零不变质量的物体，例如你，在真空中以真空光速行进。

在相对速度十分接近真空光速的时候，撞击任何物体对你来说都是十分致命的。以真空光速的86.6%撞上1克重的碎石，相当于广岛原子弹在你面前爆炸。

不过，在死掉之前，你还是可以看到一些有趣的景象。

在相对宇宙微波背景辐射静止系的速度为零的航天器上，你看到的星空是这样的：

当你加速到相对上述参考系的速度有真空光速的一半，看到的星空是这样的：

当你相对上述参考系加速到真空光速的99.99%，看到的星空是这样的：

对比：

如果你坐在这样的航天器里观看星空，它会允许你直观地感受到自己为什么会死。

近光速下运动，身前发生“蓝移”，身后发生红移，即多普勒效应。

如果与光线的角度为 ，光原频率为 ，那么有这样的关系：

由此可知，速度越大，角度 越小，视野前方发生的蓝移越明显^[1]。

那么观察者的视野会发生这样的现象：

正前方收缩，正后方视野膨胀。左右的视野随着角度的增大，逐渐增大。

假设，我们坐在飞行器上，观察图中的观测点1（原本位于正左方）。

如果我们的速度远低于光速，那么我们观察看到的观测点1，在我们的正左方。

但如果我们达到0.5光速的时候，我们接收到来自于观测点1光线时，我们已经运动到了更前方。这个时候，我们就会发现，观测点1落后在了我们的左后方。

射来的光线，与视线成一定夹角的方向，那么除了颜色和光强的变化，星体的方向也会发生变化。^[2]

所以，如果我们手上有一个摄像机，我们观测到的星空，其实和赵泠提供的图，还是有一定的区别。

我们眼前的画面，随着速度越快，会越来越像一个球体的内表面。

应该是类似于反向的鱼眼镜头：

鱼眼镜头像一个球体的外表面（而非内表面）。而我们看到的镜头，和鱼眼镜头比起来，则是反过来，中间的物体缩小，两边的物体放大。

越往视野中间走，物体会逐渐缩小。

对于光谱均匀的的宇宙背景来说，在近光速下，我们会看到视野越往中间越紫，然后外围依次是蓝、青、绿、黄、橙、红。^[3]（当然，这里只是假设，宇宙背景的光谱并不均匀，而是各种各样的，并非一成不变）

当然，对于正视野来说，原本就是紫色的光线，由于蓝移现象，可能会让这部分光成为紫外光，变成我们肉眼看不到的光线^[4]。而对于后方视野来说，则因为红移现象，一些可见红光变成了红外光^[5]。

例如：

对于身后发白光的星体来说，只需要183km/s的远离速度，便可让他们出现清楚的彩色。达到1040km/s的远离速度，则会呈现鲜艳的彩色。不过，这些彩色中依旧包含着许多白光。

当速度超过106000km/s的远离速度之后，这些发白光的星体则会从肉眼中消失。

而对于黄光星球来说，只需要27800km/s的远离速度，它们就会消失。红光的星球，则只需要9400km/s的远离速度，便会消失。^[6]

同时，前后方的红外、紫外等光线，则会因为蓝移和红移现象，而成为可见。

随着速度越来越接近光速，甚至，我们能逐渐看到原本看不见的无线电波。然后渐渐的，原来的能够看见的可见光，逐渐全部变成紫外光，然后不可见。^[7]

可见光谱只是电磁波段中的极小一部分：

如果前方的视野是180度，当达到0.5c时，眼前的视野则会扩大到210°左右。

当速度达到0.9C的时候，原本的180度视野，可以扩大到260度视野。

达到0.99C时，视野角度扩大到300度。

达到0.999C光速时，视野角度扩大到330度。

随着无线接近光速，视野角度也无线接近360度。

理论上来说，当达到光速的时候，宇宙飞船中的观察者，获得了360度的全视角。^[8]

前方的光线蓝移到了极限，后方的光线红移到了极限。

理论上，此时的视觉会是这样的：

我们眼前能够看到的光线，几乎全部是原本频率极低的无线电波。根据无线电波频率的不同，我们依旧会看到紫光、蓝光、青光等各种颜色。

而后方，看到的则是原本看不到的超高频率的宇宙辐射。

视野里的可见场景，已经完全和静止时看到的彻底不同。

同时眼前的视野场景，会完全犹如球体的内表面一般。正前方的事物无限缩小，正后方的事物放大，均匀分布在视界的边上。

有点类似于反面的全景镜头：

• 和全景镜头不同的是，我们看到的场景，犹如球体的内表面，外围放大，中间无限缩小。

然而，达到光速，也就意味着时间的静止。

如果考虑到飞船自身的相对论效应，外部观察者会发现，飞船船员完全静止不动。而飞船船员自身，则会飞到宇宙时间的尽头，看到整个宇宙生命的终结。^[9]

如果我们“允许”超光速。

观察者身上正在发生的事件，则会超前于所看到的现象。

这也是赵泠回答中，为什么观察者能“看”（实际是镜头看到）到自己死亡场景的根本原因。^[10]

但这个情况只是考虑了向前“看”，并没考虑向后“看”。

如果在超光速的时候，向后“看”（红移方向），看到的会是题主死而复生，时光回流的情况。^[11]

即，如果观察者从一出生开始，就在飞船上超光速运动，在死亡刹那运动停止，紧接着镜头中就会出现，观察者从死到出生的整个过程。

超光速时间逆转（×）

超光速看到过去（√）

参考

1. ^ 李世聪. 高速场景下多普勒频移和网络时延估计的仿真研究[D].
2. ^ Hearnshaw J B. Vistas. Astro.，1992，35(2):157
3. ^ 多普勒：如果运动速度发生变化，颜色和光强也会变化。因此在一段时间内，一个星体总会依次出现光谱中的各种颜色。
4. ^ 多普勒：趋近的情况，速度增加时，光的颜色从白变到绿，由绿变蓝，最终变为紫色。
5. ^ 多普勒：后退的情况，白光变黄，然后是橙色，最终变红。
6. ^ 刘战存. 多普勒和多普勒效应的起源[J]. 物理, 2003, 32(07):488-491.
7. ^ 多普勒：速度达到足够大的话，白光和彩色光将都变为完全不可见。
8. ^ 相关数据，由多普勒效应大致推算而出。
9. ^ 慢钟效应：此时的时间膨胀到宇宙寿命尺度。
10. ^ 由于超光速本身不存在，这种假设情况下，正前方的视野接收到了未来的光线。
11. ^ 超光速下，观察者身上所发生事件产生的光，滞后于飞船。当飞船停下之后，后方视野就会接收到曾经发生事件射来的光线。只不过，时间顺序正好相反。

任何有质量的物体都无法达到甚至接近光速。一旦达到光速，你前方的时空会被压缩成一个平面，从你的角度来说，你可以瞬间达到宇宙的任何角落，从第三方角度来是，你的飞船上的时间静止了。