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如果宇宙飞船以光速前进,打开大灯的话,会照亮前方的路吗?

如果宇宙飞船以光速前进,打开大灯的话,会照亮前方的路吗?

想要领会这个问题,首先我们需要知道一个根本的概念,也是狭义相对论的一个根本命题,那就是光速不变道理。说的是光速相对于任何惯性系城市连结一个恒定的速度(299792458米/秒),不知足我们日常生活中所习惯速度叠加道理,也就是说非论您相对于光源如何活动,您所看到的光速都是恒定的,而且对任何一个参考系都是当作立的。这个概念是解决这个问题的关头。

光速不变道理是在1887年的迈克尔逊-莫雷尝试中获得了证实,这个尝试也证实了宇宙中静止的以太介质是不存在的,若是光的传布真的依靠于任何介质的话,那么不雅察者相对于介质的活动,就会导致光速发生改变。但在1887年的尝试中我们并没有发现两条彼此垂直的光线在颠末特定距离的活动后发生某种特别的干与特征。而是不管地球相对于宇宙空间怎么活动,两条光线的干与状况都不会发生改变。

这个尝试也颠末了严酷的验证和审查,也获得了1907年的诺贝尔奖。是以光速不变道理,绝对是没有问题的,随后按照这个命题,爱因斯坦也成长出了狭义相对论,证实了时候、空间是相对的,它们会跟着物体的活动状况而改变。并且也指出了宇宙中一切携带信息的粒子传布速度不克不及跨越真空中光速,当然这也包罗光子。

这里多说一句,并不是说有质量的物体不克不及超真空中光速,而是信息的传布速度不克不及超光速,这样说更完整、也更准确,因为无质量的粒子还有一个胶子,那么它就能超光速了?显然不是的。而为什么宇宙中的信息极限速度刚好就是光速呢?

这跟布满全天空的微波辐射布景有关系,因为任何带电粒子在宇宙中的活动达到必然的能量值城市于微波布景辐射的光子发生彼此感化,并损掉能量。也就是说宇宙中的任何携带的能量都是有个阈值称为GZK极限。

知道了以上的常识,我们再说下今天这个问题。

飞船以光速进步,或者跨越光速,然后打开大灯,这个光的是怎么活动的?这分为两种环境,一个是在飞船内的不雅察者看是怎么样的;二是飞船外的不雅察者看是如何的。

以飞船内的不雅察者为例,即使飞船以光速运行,在飞船打开大灯的时辰,不管飞船的活动速度如何,飞船发出的光相对于飞船以及内部的不雅察者依旧是以光速传布。也就是说,在飞船内部看来,大灯的光也会相对您以299792458米/秒的速度往前飞。是以光线是可以发出去的,按理说是可以照亮前面的路的。

可是别忘了,宇宙飞船在宇宙中飞翔开灯的确就是画蛇添足。因为暗中的空间中,任何物体都没有,即使您开灯了,光线也会一向往前跑,不会有一丁点的光线反射回您的眼睛,是以等我们人类今后开辟出光速飞船了,设计师是不会给宇宙飞船装前照灯的,而是会在飞船的四周装一些空气灯,能让外部的不雅察者看起来炫酷一点。再弥补一点,即使飞船超光速,以上的环境也当作立。接下来的环境就比力有趣了!

以飞船外部的不雅察者为例,环境就稍微复杂了一点。您看,您在暗中的宇宙中以光速穿行,假如四周没有任何的参考系,您就无法分辩您是静止的仍是在活动的,可是在外部的不雅察者看来,您正以光速的前行,而您的宇宙飞船发出的光线相对于外部不雅察者也是光速,上文说了,光的活动速度不会因为光源的速度发生改变,所以在外部不雅察者看来您和您所发出的光线速度是一样的。光线并不克不及比您跑的更快,您两根基就处在统一程度线上。

而因为多普勒响应,您如果标的目的外部不雅察者活动,外部不雅察者看到您所发出的光线就会蓝移,因为飞船的速度很是快,这些光线的波长会被压缩的很是短,甚至达到可见光谱外的紫外线波段。当您远离外部不雅察者时,又会看到光线红移很快就会消逝。

若是您的飞船跨越光速,那么在外部不雅察者看来,光是跑不外您的,而是大量的光线都被您压缩到了飞船的顶端,若是您飞船的材料布局十分不变就会冲破光障,将光线甩到死后。这种现象跟核反映堆中的契伦科夫辐射是一样的,因为核反映堆会释放出高能电子,这些电子在水中的传布速度会跨越光在水中的传布速度,那么在电子的行进的前端会发生震波波前,近似于超音速飞翔器的音爆现象。

总结

所以不管您的飞船活动的多快,对飞船内部的人来说,开灯是可以把光线发射出去的,可是在宇宙中没有开灯这么一说,因为宇宙中那么多恒星,光速比您飞船的灯要亮数万亿内,也没有把宇宙照亮,即使您在一颗恒星的四周,只要背对这颗恒星,您看到的也是一片暗中。所以开灯是在华侈资本。

固然在外部不雅察者看来,您的光线并没有被发射出去,您和您发射的光线是同时达到目标地的,但外部不雅察者看到的,并不会影响您的感触感染。

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