那麼問題就來了,在這個事件中,觀測者2經歷了多少時間呢?如果按照常規的思路來分析,這束光在觀測者2看來應該是疊加了火車的速度,也就是每秒鐘30萬公里再加上30米,如此計算的話,觀測者2在此事件中同樣也經歷了0.000001秒的時間。
然而根據「光速不變原理」,無論是位于火車上的觀測者1,還是站在地面上的觀測者2,他們所觀察到的這束光的速度都是恒定的,也就是說,在觀測者2看來,這束光并不會疊加火車的運動速度,依然是每秒鐘30萬公里,所以觀測者2在此事件中經歷的時間,其實是0.0000010000001秒。
可以看到, 在上述的同一個事件之中,觀測者1經歷了0.000001秒的時間,而觀測者2則經歷了0.0000010000001秒,而這也就意味著,觀測者1的時間變慢了。
實際上,這種現象就是《狹義相對論》所描述的「時間膨脹」,通過上述的思想實驗我們可以清楚地看到, 速度越快,「時間膨脹」就會越明顯,具體應該如何計算呢?
其實愛因斯坦早已給出了詳細的公式,即:「T = t/根號下[1 - (v^2/c^2)]」,其中T、t、v、c可以分別代表地球上的時間、宇宙飛船的時間、宇宙飛船的速度以及真空光速。
據此可以計算出,當宇宙飛船的速度達到0.9999倍光速時,時間就會膨脹大約70.71倍,也就是說,地球上經歷了100年的時間,宇宙飛船上的時間卻只度過了大約1.41年。
所以如果一艘宇宙飛船以0.9999倍光速飛行100光年,那麼對于地球上的觀測者而言,這艘宇宙飛船確實需要大約100.
值得一提的是,盡管「時間膨脹」令人很難接受,但在過去的日子里,科學家已經在實驗中對其進行了多次驗證,例如「飛行鐘實驗」、「μ-介子實驗」
等等。因此可以說,這種現象是客觀存在的,或許在不太遙遠的未來,人類可以利用這種現象大幅縮短在星際航行時所需的時間,從而進入浩瀚的星辰大海。
代表者: 土屋千冬
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