一艘飞船如果可以以光速飞行，打开飞船的大灯，会发生什么事情?|每日观点
发布时间：2023-04-19 02:35:51
来源：盒子里的密探
光速飞船只存在于构想当中，几乎不可能被发明出来。
宇宙飞船构想图
(资料图片仅供参考)
现在，我们假设有这么一艘在飞行的 光速飞船 ，此时打开飞船的大灯，会发生什么事情？
针对这个问题，我们分别从不同的观察视角来讨论。
内部观察视角
在爱因斯坦的广义相对论中，有这么一个概念—— 光速不变原理 。
它是指，真空中传递的光对于任何观察者来说速度都是相同的。
这也是狭义相对论的基础之一，爱因斯坦在研究相关问题上，专门求解麦克斯韦方程组，并验证了自己的猜想。
光线传播
当然，这个推导的过程是相当复杂且冗长的，并不属于今天的讨论范围。
有了这个 光速不变概念 ，我们就可以知道，驾驶光速飞船的时候，如果开启前边的大灯，其光的速度是保持稳定状态的。
如果此时飞船和光的速度达到一个动态平衡，那么你对此仍旧没有丝毫感觉。
首先，在冰冷且黑暗的宇宙当中，几乎没有能够反射到人类眼睛当中的光线，所以人类不能直观地感受到光速飞船的大灯变化。
其次，人眼睛的视力极限值非常低，如果你在一片足够大的平面当中观看另一个人，其视力的极限范围也不过 10公里~20公里 。
人类视线范围
举个最贴近生活的例子，在海面上航行的船只在不久之后就会消失在人们的视野当中。
此前人们认为，这是因为 地球是圆的 ，所以船只会“消失”。
事实上，只不过是大家的眼睛看到不到而已，同样的道理，光能够在1秒钟内传播到30公里以外的地方，即使反射到人类眼睛，也 无法被第一时间察觉 。
不过，在宇宙飞船上安装大灯简直是多此一举。
如果真的能够发明出宇宙飞船，人类说不定已经拥有了更加高级的照明手段，谁还会用如此低端的照明方式？
就好像一个原始人在钻木取火后发现雷电可以生火，立即表示自己以后一定要用雷电之力烧柴。
钻木取火所需原材料
而且光线和飞船是一起 向前飞行 的，不会有一丁点光线能够反射到人的眼睛。
值得注意的是，即使开着超光速行驶的飞船，这种情况也并不会改变。
一方面，光的源头终究是在飞船的前方，再怎么说也不可能船在前边跑，光在后边追的情况。
抛射出去的光线会被飞船反射，从而 失去它原本的效果 。
这就很无奈了
另一方面，人类的生理功能如果得不到发展，光速尺度和超光速尺度是没有区别的。
就像对于一个原始人来说，不论多么昂贵的手机，在他的面前都如同一块“石头”。
当然，对于飞船内部的情况只不过是根据现有理论的 可能性猜测 ，如今人类相关的研究实在是太少，而且谁也没有进行过试验。
外部观察视角
以人类的生理功能和目前的科学技术来说，想要捕捉一艘光速飞船的运行轨迹是不可能的。
但我们可以假设有这样的条件，一个拥有足够的技术观察到光速飞船。
飞船CG
根据相对论的理论，当一个物体以光速运动时，时间会相对减缓，长度会相对缩短，并且质量会相对增加。
因此，当光速飞船以光速飞行时，在飞船看来时间是正常流逝的，长度和质量也没有发生变化。
但是从外界的观察者来看，光速飞船的时间流逝缓慢，长度和质量都会发生变化，变得更加奇怪和难以理解。
在视觉残留的情况下，飞船看起来就像是一条 拉长的光线 ，也有可能是其他奇怪的物体，也就是人们常说的残影。
飞船CG
因此，外界观察到的光速飞船可能是一个极端变型的物体，并且看起来灯光的速度也不变，只是因为光速已经是最快的速度。
同时，在相对论当中，时间的流逝和速度成反比，也就是说物体的速度越快，时间流逝得越慢。
当你达到光速之时，时间概念基本就不存在了，也就是所谓的 “永生” 。
对于宇宙飞船本身而言，如此快速的运行方式，也会使得周围的空间变得 扭曲 ，不论是飞船外还是飞船内，所看到的都是 不可名状之物 。
飞船CG
至于超光速飞行，对于人类的来说就更难理解了。
并且可以肯定的是，人类永远也造不出概念上的超光速飞船。
因为想要达到超光速，就必须满足无质量、无信息等条件，飞船本身就意味着质量和信息，所以，超光速飞船是不存在的。
当然，大家也不要妄想光速或者是超光速飞行，因为宇宙并没有大家想象得这样空旷，一旦和其他星球相撞，下场肯定逃不了吃席。
宇宙中的星球
在人类科技如此发达的今天，我们的飞船 距离光速 仍旧有遥不可及的距离。
但你知道吗？光速在整个宏观的宇宙尺度面前，也显得十分“苍白无力”。
光速和宇宙
以光速运行的飞船可以在5小时左右穿过太阳系的半径，要知道旅行者姐妹号在更短的距离当中飞行，耗费了40多年的时间。
太阳到地球的距离约为1亿5000万千米，按照光速计算，所需时间约为 8分20秒 。
太阳系结构
而如果是跨越整个太阳系，需要从 太阳到海王星 的距离，大约为48亿千米，因此光速飞船跨越整个太阳系需要近5小时的时间。
不过需要注意到，从太阳系边缘回到地球的距离大概是距离海王星的2倍左右，因此总的时间比5小时略长些。
横跨整个银河系则需要10万年的时间，这远远超过了人类的寿命极限。
银河系结构图
当然，银河系并不是一个简单的正圆柱形结构，而是包含了许多旋臂、星云、恒星等等。
穿过银河系不是直线运动，而是弯曲、反射、偏折等等，因此严谨的计算非常困难。
总之，跨越银河系需要的时间非常长，大约在几万年到数十万年之间。
这也说明了为什么我们在地球上看到的星光都是数百万年前的，因为光线需要很长时间才能到达地球。
如果放眼整个可观测宇宙，其半径大约有456亿光年，按照光速前进也需要456亿年。
可观测宇宙概念图
人们至今不知道更广阔的宇宙有什么，它究竟有多大。
既然我们不能超光速飞行，那么人类未来想要走出太阳系、银河系甚至是可观测宇宙，绝对不能依靠速度取胜，而是 另辟蹊径 。
在《星际穿越》电影当中，导演就为我们展示了前沿的虫洞理论，它可以 大幅度缩减两地的距离 ，让人们能够在更短的时间内穿越更长的距离。
虫洞概念
这项理论目前没有得到验证，但是相信在未来，我们一定能够突破技术难关，将人类文明发展到新高。
参考资料
W.G. Morris,K. S. Thorne,and U. Yurtsever,Phys. Rev. Letters
T.E. Hartman,J. Appl. Phys. 33,3427
A. Enders and G. Nimtz,Phys Rev E
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