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问题

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？

回答
好，咱们来聊聊这个脑洞大开的场景，想象一下，我，一个普通人，就这么坐在一艘宇宙飞船里，油门踩到底，一路狂飙，直到冲破那道神秘的光速壁垒。这可不是件容易的事，毕竟物理学的大神们一直告诉我们，光速是宇宙的终极速度，谁也别想逾越。但既然是想象，咱们就大胆地往超光速的方向去。

首先，得先说说我这艘飞船，它得是什么样的？绝对不是我们现在造的那种金属罐头，得是某种黑科技，能够承受那难以想象的加速和速度。也许是某种扭曲时空的技术，或者别的什么我们现在还无法理解的原理。不管它长什么样，能把我带到超光速，那就是牛。

好了，飞船发动，一股强大的推力将我狠狠地按在座椅上。随着速度越来越快，周遭的一切开始发生变化。

在接近光速时，我们会经历什么？

首先，你会注意到窗外的景象。那些恒星、星云，它们的光芒会开始发生偏移。这其实就是多普勒效应在起作用。当你在高速接近一个光源时，它发出的光波会被压缩，频率升高，颜色会向光谱的蓝色端移动，这就是蓝移。反之，如果你远离一个光源，它的光波会被拉伸，频率降低，颜色会向红色端移动，这就是红移。

在我这艘飞船上，随着速度的不断增加，这种红移和蓝移会变得越来越极端。我前方看到的星光会变得越来越蓝，越来越刺眼，仿佛整个宇宙的前方都被染上了忧郁的蓝色。而我后方的星光则会越来越红，甚至可能黯淡到看不见，就像宇宙在身后被拉伸成了长长的红线。

另一个非常明显的现象是时间膨胀。根据爱因斯坦的狭义相对论，物体速度越快，其时间流逝的速度就越慢，相对于静止的观察者而言。所以，当我以接近光速的速度航行时，我飞船上的时间会比地球上的时间慢得多。也许我在飞船上过了几个月，地球上就已经过去了好几年，甚至几十年。这意味着，如果我以接近光速的速度在宇宙中旅行一圈回来，我会发现自己比留在地球上的亲朋好友年轻得多。

还有长度收缩。在我看来，我飞船前进方向上的物体，比如其他的恒星和行星，它们的长度会随着我的速度而缩短。整个宇宙，在我飞船飞行的方向上，会变得越来越“扁”。这种收缩会越来越明显，直到在接近光速时，前方的宇宙在我眼中几乎变成了一个二维的平面。

那么，一旦我冲破了光速呢？

这就是最让人好奇，也是最少被提及的部分，因为我们目前还没有任何理论能够确切地描述超光速旅行会是什么样子。但我们可以根据一些推测和科幻作品中的描绘，大胆地想象一下：

时空的扭曲和破碎感： 许多理论认为，一旦我们试图超越光速，时空本身会以一种非常极端的方式发生变化。我可能会看到时空“断裂”或者“扭曲”成我无法理解的形状。前方的星光不再是简单的蓝移，而是可能呈现出一种扭曲、破碎的彩虹色，或者干脆就是一片漆黑，因为它们的光线根本来不及追上我。

因果律的挑战： 超光速旅行与我们对因果关系的理解是直接冲突的。如果我能以超光速移动，理论上我就可以在某个事件发生之前就到达那个地点，从而改变事件的发生。这可能会导致一些悖论，比如“祖父悖论”。在飞船里，我可能会感到一种深深的混乱，仿佛原因和结果不再有固定的顺序。

视觉的彻底颠覆： 到了超光速，我之前看到的蓝移和红移效应可能会变得更加复杂。我可能会看到多个“我”的影像，或者我之前的航迹以一种不可思议的方式在我周围回荡。宇宙可能不再是一个连续的空间，而是一个由无数个“瞬间”组成的碎片集合。我可能看到整个宇宙的过去、现在和未来以一种非线性的方式在我眼前展开。

“时间旅行”的可能性： 如果我能以超光速移动，理论上我就可以“超前”于我发出的光，从而可以看到我身后发生的事情。这就好比你在一个会议上刚说了话，就已经看到了自己说的话的回声。这种情况下，我可能看到宇宙的过去，甚至可能是在我出发之前就看到我自己的飞船。

绝对的寂静与无尽的色彩： 可能会有一种奇特的对比。一方面，由于我速度太快，任何来自外部的声音信息都无法跟上我，所以我可能感受到一种绝对的寂静，一种与世隔绝的孤独。另一方面，我周围的光线，那些被极度扭曲和压缩的光，可能会呈现出我从未见过的、无法用现有颜色来形容的奇幻景象。它们可能像是宇宙深处涌出的、凝固了的光的河流，或者是在我眼前爆炸的、短暂而又永恒的色彩漩涡。

自身的感受： 即使飞船能保护我免受极端加速和速度带来的物理压力，精神上的冲击也是巨大的。看着整个宇宙在你眼前被扭曲、重塑，看着自己以一种违背自然规律的方式前行，这会是一种怎样深刻的敬畏和迷茫？我会感到自己不再是那个渺小的个体，而是某种超越了物理界限的存在，但同时也会因为无法理解所见的一切而感到无助。

总而言之，如果我真的能达到超光速，那将是一场彻底的感官和认知的革命。我所见的，将不再是我们赖以生存的熟悉宇宙，而是一个被根本性改变了的时空结构，一个充满未知和悖论的领域。那将是一种既令人兴奋，又充满恐惧的体验，是我作为一个人，所能想象到的最极端的旅程。

网友意见

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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。
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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。
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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。

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