光速、光年和时间：如何理解遥远宇宙中的“现在”

困惑的童年：现在有可能看到遥远的类太阳系正在发生什么吗？

Tithi Luadthong/Shutterstock

“如果一个遥远的太阳系距离我们数百万光年，因此我们看到的是数百万年前的情况，那我们如何看到它现在的样子？”来自印度斯里甘纳加的13岁的帕鲁尔问道。

那么，我们如何定义“现在”，以及我们所处的“现在”与其他地方的“现在”之间的关系呢？

由于没有任何物体的移动速度能够超过光速（每秒300,000公里），因此宇宙中那些遥远的物体所发出的光需要一定的时间才能到达这里。

光年，是天文学家用来测量宇宙中物质相对距离的工具，这一物理量表示光在一年内行驶的距离。如果您用望远镜观察一个10光年外的恒星系统 – 即95万亿公里 - 这意味着您在观测期间看到的实际上是10年前的情况。

假设有一个友好的外星人居住在这个距离我们10光年外的恒星系统中，那么我们发送出去的消息需要等到10年后才能被它接收到，也就是说我们发送消息时的“现在”将是他们的未来。不过，如果我们收到了他们的消息，那么我们的“现在”将成为他们的过去。

这似乎表明我们无法看到远处太阳系中正在发生的事情。但是，我们可以通过著名物理学家阿尔伯特·爱因斯坦的相对论理论来寻找答案，这些理论描述了物体和其周围空间和时间之间的关系。

时间旅行

爱因斯坦的理论揭示了一些非凡的事情。如果您能够离开地球，以接近光速的速度飞行，那么对于您来说，您地球上的朋友、爱人将不可避免地比您先老去。

一位艺术家对一颗围绕着距离我们10.5光年的恒星Epsilon Eridani运行的行星的概念画。NASA, ESA, and G. Bacon (STScI)

想象一下，您从地球出发，凭着十光年的往返票在太空中旅行，而您的孪生姐妹只能留在地球上。在您离开期间，您和您的姐妹的时间会以不同的速度流逝。对于您的姐妹来说，当您“度假”归来，漫漫20年已悄然逝去。这时若假设您的“宇宙列车”达到光速的1％，那么您的这次旅行只是花了寥寥3年而已。这就意味着当您回到家时，您的姐妹将比您年长17岁。

同样若假设您以光速的0.1％旅行，那么您回来时只会比离开时年长一个月，您的姐妹将比您大近20岁。

这可能看起来像是一种魔术，但我们知道这是真的。当名为宇宙射线的高速运动粒子撞击地球大气层中的原子时，它们会产生不稳定的粒子称为缪子(muons)并最终衰变。这些缪子中没有一个能够到达地球表面。但我们看到了它们。因为它们的时间比我们的慢，所以它们在到达我们之前不会衰变。

如果您能够以光速行驶，那么对于您而言，时间不会流逝。您的“现在”将与遥远恒星系统或星系的“现在”相同，因为您会瞬间到达那里。您将同时存在于起点和终点，而其他人则可能在其时间内观看您的旅行。不幸的是，任何物体或多或少都会有质量，因而没有物体能够以光速向前运动。

时间并不是一个固定的事物，只对您和您看待周围世界的方式具有意义。当你午后小憩思考之余，便有可能惊讶于时间才是生命中最大的谜团。

相关知识

时间旅行是一种概念，表示一定时间内移动到特定时刻，就像人或物体在空间中移动到不同点一样。通常需要使用一种被称为时间机器的假想装置。时间旅行是哲学和虚构作品，特别是科幻作品中广为人知的概念。时光机的概念是由于H·G·威尔斯于1895年的小说《时间机器》而得以推广的。

“有一种第五力量塑造了宗教信仰，但其影响是如此普遍和深远，它应该独立存在......它应该命名为：太空旅行！”太空旅行在已知宇宙的人类演化和扩张中起到了重要作用。存在两种形式的太空旅行：超光速太空旅行和常规太空旅行。

BY:Jacco van Loon

FY:Unreal701

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