ldquo 时间膨胀 rdquo 是什么意思

人以光速移动一秒然后停下来，这样的假设是不可能存在的。不过从光速的定义值（c=299792458m/s=299792.458km/s）来看，一秒的光速大概可以让你移动三亿米，也就是三十万千米。当然这仅仅是个假设，通过狭义相对论里的?时间膨胀效应?我们就能理解，这种假设根本不会存在。

1、光速的定义值

光速指的是光波、电磁波在真空或者介质中的传播速度，是目前已知的自然界物体的最快速度。它的速度可以达到299792458米每秒，四舍五入就是三亿米。不过我们要明白一点，那就是它属于真空中的光速，而且物体的质量将会随着速度的提升而变大。当速度接近于光速的时候，它的动质量将会接近无穷大，在这个时候想要停下来，几乎是不可能的。现在的汽车都有刹车距离，更别说是把它的速度提升到光速。就目前人类的认知来说，达到光速是不可能的事情，很少有人会讨论这个东西。

2、时间膨胀效应 时间膨胀效应?是狭义相对论中的一个理论，它是在宇宙射线中被观测到的。大概意思就是说，空间和时间的尺度，会随着观察者的速度而发生改变。当我们人体达到光速的时候，这个世界就已经不存在了，当这个世界不存在之后，我们自然而然也就不存在了。空间并不是一成不变的，它具有一些神奇的特性，当人们以高速运动的时候，时间尺度、空间尺度就会产生变化。从这个理论上来讲，人类以光速运行一秒且成功停止，是不可能存在的。

3、时空与时间

时空的观点是存在问题的，在20世纪初爱因斯坦就发掘了这个问题。可是对于我们来讲，时间和空间的扭曲，是我们无法观察到的。凭借现在人类的技术和水平，还没有涉及到光速运动的事物，也就不可能凭借高速运动，让时间和空间发生改变。

到达500光年的地方需要多久？

爱因斯坦的相对论。

在1905年和1916年爱因斯坦分别提出了狭义相对论和广义相对论，打破了牛顿一直以来坚持的绝对时空观。

牛顿认为任何人在任何地方所经历的时间都是一致的，时间本身是不变的，爱因斯坦则认为时间是相对的，可以理解为每个人的时间可能是不同的，而造成这样的因素就是物体的运动速度和所处的引力场强度。

爱因斯坦的狭义相对论也可以理解为时空论，因为在相对论中，爱因斯坦将时间与空间通过光速不变原理这个跳板紧密的连接了起来，统一了时间和空间。

一个高速运动的物体，越接近光速效果越明显?时间变慢，运动方向尺度变小，这也就是说在理论上，当人达到光速飞行的时候，无论多远的距离，在感觉上都是瞬时到达的。

根据爱因斯坦的广义相对论，物体运动速度越接近光速，时间流逝越慢。那么理论上达到光速后，时间就会静止?

物体运动速度的上限?光速。

从理论上说，没有任何一种物体的飞行速度可以达到光速或者超越光速。

在质能方程中，爱因斯坦统一了质量和能量的关系，他认为质量和能量是一回事，质量里有能量，能量里有质量，从而提出了质能方程E=mc^2。

根据质能方程可以看出，如果一个物体的速度越接近光速，它所需要的能量就会趋近于无穷大，因此爱因斯坦的相对论直接提出?任何具有静态质量的物体的速度根本无法超越光速?。

由于经典力学曾经提出，物体的速度能够决定其动能，换句话来说就是只要动能够大，速度也能提升到光速，之前已经说了爱因斯坦的相对论和经典力学的观点是不一样的。

即使是一艘静止质量为0的飞船，它的速度也根本无法提高到光速，而且物理学们通过实验也发现，即使一颗质量几乎为零的电子也根本无法通过粒子加速器加速到光速，最多能够加速到接近光速。

当然，在现实中证实了无论物体的质量情况如何，它都无法加速到光速，更何况是现在人造飞船的质量那么大，能够有现在的速度已经是不错的了。

所以，通过狭义相对论和质能方程，可以得到，凡是静止质量不为0的物体，都无法达到光速。但光的质量为零，所以在达到光速时并不会出现无限大的质量。

但在狭义相对论中，物体如果达到光速，质量和密度就会变得无穷大，所以当飞船达到了光速，那么人类可能会被巨大的密度和质量撕裂。就像黑洞一样，因为黑洞密度大质量大，最大的特点就是吞噬一切。

当然，光速并非不可超越的，宇宙中也有很多的超光速现象，比如宇宙膨胀速度，而这个说法是针对于物质、信息、能量来说的。

时间膨胀效应。

也叫做钟慢效应，根据爱因斯坦的狭义相对论，当参照系的运动速度越快，时间流逝对速率越慢。

时间膨胀效应是爱因斯坦在相对论中提出的一个理论。在大家的潜意识里认为时间只是用来衡量物质运动的度量，而且任何事物都无法干预或者改变时间，那么膨胀是什么呢？

其实这个时间?膨胀?指的是引力和速度分别引起的时间膨胀。在爱因斯坦的相对论中提到时间与空间有着密切的关联，有质量的物体会使其周围的时空发生弯曲，通俗的来讲就是远离大质量物体的时钟要比接近大质量物体的时钟走的快。

而速度引发的时间膨胀指的是一个物体运动的速度越快，在观察者眼中，运动的物体的时间流逝就越慢，当物体运动的速度越接近于光速的时候，时间流逝就相对静止。

不过其中的?时间变慢?指的是高速运动物体的时钟相对变慢，而不是真正的?变慢?，时间的本质其实是?相对的?。

我们可以假设：如果一个人驾驶着接近光速的飞船在宇宙中飞行了一百年，而这个接近光速的飞船在飞行的过程中，我们地球有可能已经过去了一千年。

所以由速度引起的时间膨胀并不难理解，只要我们能够把握?相对?的这个观点就可以了。

“光速不变”是什么意思，是什么限制了超光速现象？

在飞船里到达500光年外的星球，只是一瞬间或者一秒钟。而此时如果回到地球，从地球的视觉来看，时间已经过去500年了。亲朋好友已不在人世间，而自己的身体经过的时间只是一瞬间，所以还穿越到了未来500年后。

爱因斯坦相对论说，空间和时间的尺度随着观察者速度的改变而改变，任何事物在接近或达到光速时间就会越来越慢，达到光速的时候时间就会停滞，这就是时间膨胀效应。

扩展资料：

人类达到过的最快的人工控制飞行器有：

1、旅行者1号，大约17KM/S

2、新视野号，大约21KM/S

3、帕克探测器：目标是前往内行星环太阳轨道，其角动量守恒的条件下，跑出了近日点200KM/S以上的速度！

4、理论速度最高：突破摄星计划，其宗旨是将一颗微型探测器送往比邻星轨道，最高速度大约能达到光速的20%

其实一光年的距离并不难计算，因为光速已经确定：299792458米/秒，但一年的时间，其实是以一个儒略年为光年的计算标准，一个儒略年为365.25天，每天为86400秒，总秒数为31557600秒。那么一光年就是很简单的乘法了：

1ly=299792458×31557600=9460730472580800米

大家应该在日常生活中应该都听到过这样一句话?光速在真空中是恒定的?，但是如果对爱因斯坦的相对论没有了解的话，就会产生很多误解。

比如在回答问题时总能遇到以下几种问法：

把激光灯对着天空，激光的另一端的线速度不就超光速了？如果有一根30万公里的棍子，从另一端推一下，岂不是就超光速了？把打开着的手电筒扔出去，手电筒发出的光是不是就超光速了？

其实，速度的极限并不是光速，而现在，我们已经发现了宇宙中确实存在超光速现象：宇宙膨胀的速度，量子纠缠效应等。那么，但为什么这些现象没有和相对论产生矛盾呢？狭义相对论到底限制的是什么？

狭义相对论的两大基本假设。

首先了解一下光速是怎么来的。

19世纪，有一位伟大的物理学家麦克斯韦，他最大的功绩就将电和磁进行了统一，并总结出了四条电磁方程，在真空中对四条方程求解，可以得到一条微分方程。

可以看出这个形式的方程就是波方程，通过代换，可以得到电磁波在真空中的速度，这个速度和当时人们测量出来的光速是一样的，这也间接证明了的光也是电磁波的一种。

一般来讲，速度都是相对的，需要选定参考系。那么真空中光速是相对于什么而言的？首先人们很自然的就想到了真空里的介质，光速相对于真空中的介质，速度为c，并把这个介质aether（以太）当成宇宙中绝对静止的参考系。

这就产生了一个问题：地球以每秒钟30千米的速度公转，那么必然会受到每秒30公里的?以太风?，然后对光速产生影响，接着迈克尔逊和莫雷就做了一个实验，为了测量出地球通过以太的速度。

而实验表明：不管是射出光线和地球运动方向相同还是相反，测出来的光速都相同，也就是地球和它们设想的以太介质之间并没有相对运动。

这时爱因斯坦就表示：以太是根本不存在的，光速相对于任何参考系都是不变的。

我们知道：在一个相对静止的参考系中，物理现象是不变的。举个例子：人在地面跳一下和在运动的火车里面跳一下，都还是会落到原地，就是因为人相对于脚下的地方是静止的。然后爱因斯坦把它称作狭义相对性原理。

鉴于此，爱因斯坦就表示：以太是根本不存在的，光速相对于任何惯性参考系都是不变的。于是光速不变原理和狭义相对性原理就成了狭义相对论的俩大基本假设。

以太学说被推翻了，文章开头的问题就可以这样理解了：光速不需要一个绝对的参考系，也就是说：无论是把手电筒扔出去，还是站在原地不动，光速都是一样的。

基于两大假设，狭义相对论中又提出以下几个理论。

质增效应：意思就是说，对于一个有质量的物体，它的速度不可能等于或大于光速，因为在它加速的过程，越接近光速，质量就会越重。当达到99.9%的光速的时候，物体质量也会增加到无穷大，再想加速，就需要无穷大的能量。而无穷大的能量在宇宙中是不存在的。时间膨胀（钟慢效应）：物体运动的时候，它发生的一切变化，从参照系的角度来看都会变慢，这就是时间膨胀。举个简单的例子：匀速运动的人身上的时钟，用静止的观察者的时钟去测量，不管运动方向如何，运动中的钟都会随着运动速度增加而变慢。因果律的限制：能量和信息传递速度的上限。

这里的因果关系和我们平时在生活中所说的其实是一样的：就是先有因后有果，在时间尺度上，结果的发生应该晚于原因。之所以说是定律，是因为这因果关系对我们来说，最熟悉不过了，更不会人会去质疑它。

而信息就是用来把原因和结果联系到一起。如果在一个参考系中，信息的传递超过光速，就可能出现某个观察者先看到结果，之后才看到原因，这就违背了因果律。

我们可以想象这样一个场景：开枪和击中目标物体，假设子弹的飞行速度超过光速，再让这两个物体之间的距离，除以前因后果发生的时间差，然后就会发现结果是大于光速的。

这就意味着，对于一位旁观者来说，他会先看到子弹击中目标，然后才看到开枪然后子弹飞行的过程。这就违背了因果关系。

这里还要再提一下，世界线的概念。举个例子：地球绕太阳的运行轨道是一个封闭的圆，每年都会经过同一个点，而在四维时空中，因为加入了时间，经过每年都经过同一个点，但经过的时间一直在变化，所以地球的世界线会呈现像弹簧一样的螺旋式，而并不会形成闭合的曲线。

而一旦违背了因果律，相对论也会受到影响，地球的世界线就会绕回到原点甚至出现交叉的时空曲线，这就意味着，我们可能回到过去，甚至进行时间旅行。

所以超光速的运动会违背因果律，毕竟在这个世界上，不可能有绝对同时发生的两件事情。

这样我们就能完美的解释超光速现象了，宇宙膨胀的速度远大于光速，但是空间本身的膨胀是不携带信息的，量子纠缠效应也是。光速不可超越，具有一定的前提，超光速也并非不存在。

最后我们来总结一下。光速不变说的是：光在任何参考系下的速度都是常数c。狭义相对论和因果律不允许信息的传递速度超光速。超光速现象之所以存在，是因为它们没有违背狭义相对论的前提条件。