首先咱們先厘清題目中的一個概念,按常規極限思想,“無限接近光速”的結果就是光速。
以光速飛行的東西是存在的,比如說光,就是以光速飛行。
要想知道光飛行一光年需要多少時間?只有兩個答案:1年或0。至于到底是哪一答案,這要看是相對于誰的時間,是在什麽參考系觀察的結果。我們知道,1光年是個長度單位,它的意思就是光走一年的距離,大約是9.45萬億公裏。由于光速不變原理,除了自身外,光相對于所有參考系都是光速,所以在任何參考系看來,光走1光年的距離都是1年的時間;可對于光自身來說,光走一光年的距離是不需要時間的。
對“無限接近光速”另類解讀的答案
以上是把“無限接近光速”理解爲光速飛行的回答。但常規極限思想未必適用于光及光速的情況,因爲光及光速是宇宙及其規律的界限,甚至可以說是宇宙本質的東西,宇宙中的任何物理和數學規律的適用範圍都不會超出這個界限。光速不變原理給物體的運動速度作了一個限制:任何靜質量不爲0的物體不能達到光速,或傳遞能量和信息的速度不能超過光速。這個意思就是,你可以無限接近光速,但永遠不會達到光速,也就是說這個極限永遠是達不到的。達不到極限光速,情況一切就不同了。當然了,討論這種情況也看是相對于誰的時間。
無限接近光速小于光速,以這個速度飛行一光年距離,用的時間肯定稍大于1年。這個時間是誰的觀察結果?無限接近光速飛行的這個速度相對于誰,就是誰的觀察結果。比如這個飛行物相對于我們地球以無限接近光速飛行,
那在我們地球的人看來,它飛行一光年(這當然是相對地球靜止的長度)需要1年多一點點,具體多少,要看無限的程度,而無限是個模糊概念,是無法具體描述的,總之是極爲接近1年。那相對于這個無限接近光速的飛行物自身來說,飛行一光年的距離需要的時間是小于1年大于0的,越接近光速,需要的時間越少。這具體有個時間膨脹公式:
其中Δt’爲無限接近光速飛行物的時間間隔,Δt爲地球經曆的時間間隔,C爲光速,Ⅴ爲飛行物的速度,這裏爲99.99……%C。從式中可以看出,當Ⅴ→C時,根式→0,則Δt’→0。越接近光速,時間越趨向于0。
當然,一光年距離對于這個無限接近光速的飛行物也變得不再是一光年,而是大大小于一光年,越接近光速,距離變得越短,這裏也有一個尺縮公式,它們都是愛因斯坦狹義相對論中的結論,但由于與本題關系不大,這裏不再贅述。