问题

是不是以光速移动,我就不会变老?

回答
这个问题很有意思,它触及了爱因斯坦相对论中一个非常核心且引人入胜的概念——时间膨胀。很多人听到“光速”就会联想到“时间停止”或者“不老”,但事实远比这更微妙,也更令人着迷。

首先,直接告诉你答案: 如果你能以接近光速的速度移动,你会“感觉”到时间过得比静止的人慢,但你并不会因此而“停止”变老。你依然会在自己的时间维度里经历生老病死,只是你的“时间流速”与其他人不同。

我们来详细拆解一下,为什么会有这种想法,以及相对论到底说了什么:

想象一下,你和你的双胞胎兄弟/姐妹是同一天出生的。你乘坐一艘能够达到接近光速的宇宙飞船进行一次漫长的星际旅行,而你的兄弟/姐妹则留在了地球上。

根据爱因斯坦的狭义相对论,其中一个核心的结论就是时间膨胀(Time Dilation)。简单来说,时间膨胀指的是:一个物体运动的速度越快,其经历的时间流逝得就越慢,相对于一个静止的观察者而言。

为什么会这样?

这其中的关键在于光速不变原理。狭义相对论建立在两个基本假设之上:

1. 相对性原理: 所有惯性参考系中的物理定律都是相同的。这意味着,无论你是在地球上静止不动,还是在以恒定速度在宇宙飞船中前进,你所经历的物理规律都是一样的。
2. 光速不变原理: 在所有惯性参考系中,真空中的光速都是恒定的,约等于每秒30万公里,与光源的速度无关,也与观察者的速度无关。

为了让这两个原理在任何情况下都能成立,我们对时间、空间和运动的理解就需要做出调整。光速不变原理就像是宇宙中最严格的“规则”,它不会因为你的速度而改变。

举个例子(著名的“光钟”思想实验):

想象一个简单的时钟,它由两面镜子组成,镜子之间有一束光在来回反射。每次光从一面镜子反射到另一面镜子,就代表一个“滴答”。

对于静止的观察者来说: 光在两面镜子之间垂直地上下运动,经过的时间是固定的。
对于以速度 v 运动的观察者来说: 假设这个人也在飞船里,他看到的这束光也是垂直反射的,他感觉一切正常。
但是,对于一个在飞船外面、静止的观察者来说: 当他看到飞船里的光钟时,那束光不再是垂直运动。由于飞船在前进,光需要走一条斜线才能从底部的镜子反射到顶部的镜子,然后再反射回底部。这条斜线的距离显然比垂直路径要长。

然而,根据光速不变原理,无论光走的是垂直路径还是斜线,其速度都是一样的。既然斜线距离更长,但速度不变,那么光走完这段更长的斜线所需要的时间,就必然比走垂直路径所需的时间要长。

换句话说,在飞船外静止的观察者看来,飞船内部的光钟“滴答”得更慢。这个“滴答”变慢,就代表着时间的流逝变慢了。

所以,回到你的问题:以光速移动,你会不会变老?

当你接近光速移动时,你的“时间”相对于地球上的观察者会变得非常慢。 如果你以接近光速的速度旅行了几年(按照你飞船里的时钟计算),而地球上的兄弟/姐妹可能已经过去了数十年甚至上百年。当你返回地球时,你会发现他们已经苍老了许多,甚至已经不在人世了,而你却只过了几年的时间,看起来比你的兄弟/姐妹年轻得多。
但这并不意味着你“停止”变老。 你在自己的参考系中,时间依然是正常流逝的。你的身体依然会进行新陈代谢,你的细胞依然会老化,你的心跳依然会跳动。你只是在“自己的时区”里,而这个时区与地球的时区“不同步”了。你仍然会感受到生命的进程,只是这个进程比地球上的人要慢得多。

举个更极端的例子: 如果你真的能达到光速(这是不可能的,我们将在后面解释),根据时间膨胀的公式,你的时间流逝的速度将趋于无限慢,也就是说,相对于外界,你的时间会“停止”。但这只能是理论上的极限。

为什么我们无法真正达到光速?

狭义相对论还告诉我们,物体的质量会随着速度的增加而增加。当速度接近光速时,物体的质量会趋于无限大。而要让一个有质量的物体达到无限大的质量,就需要无限大的能量。目前我们所知的物理定律和技术手段,都无法提供无限大的能量来加速一个有质量的物体到光速。所以,以光速移动对于任何有质量的物体来说,都是不可能实现的。

总结一下:

以接近光速移动并不会让你“停止”变老,而是会让你在相对于静止观察者的时间里,经历的时间流逝得更慢。你仍然会变老,只是速度比别人慢很多。这就像是你进入了一个“时间缓速区”,当你想出来时,外面的世界已经过去了很久。

所以,虽然“以光速移动就不变老”是一个美好的幻想,它背后蕴含的是相对论中深邃而迷人的时间膨胀效应,它改变了我们对时间、空间以及运动的根深蒂固的认知。它告诉我们,时间不是绝对的,而是相对的,与观察者的运动状态紧密相连。

网友意见

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时间是什么?是衡量物体变化的一个标尺,而不是所谓具体的时间

由于太阳距离我们的位置相对变化可以忽略不计,那么我们每时每刻看到的太阳是8分钟前的太阳,但是如果一个物体以光速远离我们,我们就永远只能看到这个物体离我们而去的那一瞬间的模样

就好像人类观测别的星系,如果距离是100万光年,那么其实我们看到的只是这个星系100万年前的模样,因为光需要100万年,所以我们所能接收到的也就是这100万年

但是时间不是,时间是人类给物体变化所设置的一个度量衡,比如地球自转一周,我们设置为24小时,公转一周设置为一年

假设你真的能够光速行走,虽然你以光速逃离地球我们看上去你是不会变化的,但是实际上你的身体依然在变化,这种变化是无时无刻不存在的,假设你今年20岁,你能活到80岁,那么你从现在开始逃离,60年后你将死亡,那样你也就停住了,再过60年,人类将会观测到你已经死亡了,所以不老只是相对于人类的观测而言,实际上人永远会老

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和各种去天上/龙宫之类故事类似呗,地球上几万几亿年过去了,你还是原样,在地球人看来那就是你不会老了。

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严格的来说 -- 是的,因为死人是不会变老的。


在xkcd的网站上几年前就有过一个类似的问题:“如果将一枚棒球以90%光速的速度投掷出去,挥棒击球时会发生什么呢?”

让我们先把怎么能让棒球飞到如此高速度的问题摆在一边。不妨假设投球队员只是做了一次普通的投球动作,而当棒球离手的时候,它莫名地就加速到了0.9c。这以后的一切我们都按照正常的物理学规则来推演:
问题的答案是——“很多事”,所有事件都将在极短时间内发生,而且对击球者(当然投球者也一样)来说,不是很有益于身体健康。为了计算出结果,我拿来了一堆物理书、一个Nolan Ryan(知名投手)的投球模型、和一堆核爆测试的录像带。你接下来要看到的,就是以我的能力所能推演出的纳秒级事件记录——
由于球速太快,对球来说周围的一切实质上可以被认为是静止不动的,就连空气中的分子也是一样——空气分子通常以每小时数百英里的幅度来回振动,但由于棒球此时的速度达到了惊人的每小时6亿英里,所以对棒球本身来说,它们就像是凝结在了空中一样。

“空气动力学”在这种情况下根本不存在。在通常情况下,空气会从运动物体的边缘流过,但在这枚棒球前方的空气分子们根本没有时间让开道来:球直直地冲撞过来,这一撞击是如此猛烈,以至于空气分子中的原子们干脆就和棒球表面的原子们合在了一起——产生了聚变。每一次这样的撞击都会引发一阵伽马射线和散射粒子的爆发。
这些伽马射线与碎屑以投手丘为起点、呈泡状向四周迅速扩大,它们将周围空气中的分子扯碎、将原子核中的电子剥离,使得球场内的空气成为一个不断变大的炽热等离子泡。这个泡泡的外壁以几近光速的速度向击球者迎面压去,速度比飞出去的棒球本身要快那么一丁点儿。
在棒球前端不断发生的聚变反应施加给棒球本身一个强大的反作用力,使球速减慢,就好比是一枚倒着飞出去的火箭尾部喷射出的气流试图把它往反方向推一般,不幸的是,棒球的速度实在是太快,就连这一系列持续进行的高热原子核能反应爆炸所产生的巨大力量都完全不能让它真的慢下来。不过,效果还是有的:棒球的表面被这些巨大的能量所侵蚀,无数细小的碎屑开始向四周爆裂飞散,而这些碎屑又以极高的速度飞行,当它们与空气中的分子相撞时,又会引发两、三轮的聚变反应。
在大约70纳秒时,棒球飞到了本垒板前。击球者这时甚至还没有看到投手将球投出的那一个瞬间——因为携带着那一影像信息的光本身也几乎是和棒球在同一时刻到达。当然,说“球”已经不太精确,和空气的持续碰撞已经将这枚棒球分离殆尽,如今飞到打者面前的,是一团呈子弹头形状的等离子云(主要成分是碳、氧、氢和氮),以高速不断地在空气中撞出一条聚变反应的道路。首先和打者亲密接触的是那一层X射线外壳,然后在几个纳秒之后,碎屑云团也如约而至。
当云团与击球者接触时,云团的中心部分仍然在以相当高比率的光速在前进,云团首先会碰到球棒,然后打者、本垒板、捕手都将被一齐卷入云团、直撞向他们身后的挡球网,不过等到达那里时,他们也已经全都分崩离析了。由X射线和高热等离子云继续向外和向上扩展延伸,依次将挡球网、双方队员、看台以及附近的住宅区吞噬。这一切,发生在球飞出去后的第一个微秒(百万分之一秒)。
假定你是在球场所在城市市区之外的一个小山丘上观看这一事件,你首先将会看到的是一阵炫目的、远超太阳光芒的亮光,光芒在接下来的几秒钟内逐渐减弱,你将看见一团火球迅速变大并升空成为一团蘑菇云。再然后,在一阵巨响之后,冲击波到达了,沿途的树木房屋无不灰飞烟灭。
在棒球场周围大约一英里的地方,一切都消失了,而在已夷为平地的区域之外,城市被烈焰吞噬。球场成了一个大坑,坑的中心自然就是最初投出球去的地方。


在原作者的基础上,我把棒球的质量换成题主的体重,就算是50公斤吧,依旧是以光速90%的速度移动。如果聚变的效率很高,能够把题主的质量成功转变为能量,那就是相当于12万个投在长崎的原子弹的能量。


所以不但题主不会变老,整个地球表面的生物都不会变老。


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物理角度大家已经说了,我换个角度,从科幻角度来说一下这个问题。

是,确实不会变老,但不会变老跟不死其实是两回事。

因为除了自然衰老死亡,还有意外死亡。

即便你是一个长生不老,细胞可以无限分裂不衰老的生物,也扛不住被一刀砍死或者被车撞死。你能对抗衰老,但不能对抗意外。

地球上有大量的空气,所以不要想光速移动了,一旦你光速移动,撞上空气就是一个核弹级别的灾难,然后,对不起,你挂了。

因而,一个合理的光速移动必然意味着你在太空。


太空非常空,确实有可能你飞很远没有撞上任何东西。但,由于你飞行的速度是光速,所以你没有办法看见你飞行方向的任何东西,当你看见任何陨石,小行星,或者任何物体的时候,你已经撞上它了,因为这些物体被你看到的时间跟你要撞上去的时间相同,无论是自动驾驶还是人工智能都没有办法在光速航行状态下避免与航线上的物体相撞。撞上它们之后,对不起,boom,你还是挂了。


所以答案:你确实不会老,但在我看来,你飞不了多远就挂了,因为以这个速度撞上任何物体都是核爆级别的灾难。你也根本不可能活到宇宙毁灭,你撞上任何物体都会死,没有任何导航系统能避免这个撞击,一个足够安全的航行必须是亚光速的。

在你自己看来,你从达到光速的那一瞬间就已经死了。对你来说,达到光速之后直到你撞上异物都发生在同一时刻。虽然这段时间你没有衰老,但对你自己来说你啥也感觉不到。

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当你接近光速的时候,时间会变慢,类似古代奇幻小说里天上一日,地上一年的感觉。从他人的角度说这个火箭人活了上亿年,而你自己则感觉没有任何变化。所以你这个不老术基本没毛用。但是可以让你在有生之年穿越到未来,看看未来是什么样子。

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是的,你不会老。

但是你感觉不到,因为所有的生物性活动早就停止了。

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