北京時(shí)間 3 月 1 日消息，據(jù)國(guó)外媒體報(bào)道，光是宇宙中移動(dòng)最快的事物，如果光傳播的速度變得很慢，會(huì)發(fā)生什么呢？
在真空中，光速大約是每秒 30 萬公里，如果光速減慢幾個(gè)數(shù)量級(jí)的話，人類就會(huì)立刻注意到。
在瑞士蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院開發(fā)的電腦游戲中，人們有機(jī)會(huì)體驗(yàn)這種假想場(chǎng)景。在游戲中，你可以看到由光速變慢導(dǎo)致的奇異的顏色和亮度變化，甚至對(duì)物體長(zhǎng)度的感知也發(fā)生了改變。
緩慢的人類速度
即使人類所能達(dá)到的最快速度，與光速相比也微不足道。人類旅行的最快速度大約是光速的 0.0037%，而且你需要乘坐某種太空飛行器才能達(dá)到這樣的速度。
物理學(xué)家通過思想實(shí)驗(yàn)已經(jīng)可以確定，當(dāng)人類能以接近光速的速度旅行時(shí)，將會(huì)發(fā)生一些很不尋常的事情。愛因斯坦的狹義相對(duì)論解釋了速度如何影響質(zhì)量、時(shí)間和空間，根據(jù)該理論，當(dāng)我們旅行的速度接近光速時(shí)，時(shí)間會(huì)變慢；我們飛掠過物體時(shí)，測(cè)量到的物體長(zhǎng)度會(huì)變短；此外，我們還能夠看到光的多普勒效應(yīng)以及其他變化。
如果光速減慢，而不是人類的速度加快，同樣的變化也會(huì)發(fā)生。在這兩種情況下，我們的運(yùn)動(dòng)速度都更接近光速。
更慢的光速
當(dāng)光速足夠慢 —— 以至于狹義相對(duì)論在日常生活中變得很明顯 —— 的時(shí)候，世界將會(huì)是什么樣子？在現(xiàn)實(shí)中，光速并不會(huì)像游戲中那樣減慢。真空中的光速是不變的，對(duì)所有觀察者而言都是如此。不過，光速確實(shí)會(huì)因?yàn)槠浯┻^的材料不同而改變，但這并不會(huì)改變狹義相對(duì)論的影響，我們對(duì)這些影響的感知也不會(huì)改變。
如果能親眼目睹狹義相對(duì)論對(duì)光速減慢的影響，我們就會(huì)注意到顏色、時(shí)間、距離和亮度的變化。
顏色變化
當(dāng)人的運(yùn)動(dòng)速度接近光速時(shí)，就可以感知到相對(duì)論多普勒效應(yīng)。向光源移動(dòng)時(shí)，光的顏色會(huì)向光譜的藍(lán)色和紫色端移動(dòng)；遠(yuǎn)離光源時(shí)，其顏色會(huì)向光譜的紅端移動(dòng)
當(dāng)人類的運(yùn)動(dòng)速度接近光速時(shí)，就會(huì)感知到所謂的相對(duì)論多普勒效應(yīng)。要理解這一點(diǎn)，請(qǐng)記住，光既是粒子又是波。波以波長(zhǎng)作為其特征，即波峰之間的距離，這決定了它的顏色和頻率 —— 在給定時(shí)間內(nèi)有多少波峰經(jīng)過。
在多普勒效應(yīng)中，當(dāng)你靠近一個(gè)聲源時(shí)，會(huì)發(fā)現(xiàn)聲音的頻率（音調(diào)）似乎會(huì)隨著波峰越來越快地到達(dá)耳朵而變得更高。類似地，當(dāng)你向著一個(gè)光源移動(dòng)時(shí)，光的波長(zhǎng)似乎也會(huì)變短，讓人感覺到顏色的變化，在光譜上表現(xiàn)為向藍(lán)色和紫色移動(dòng)，稱為藍(lán)移；如果光源遠(yuǎn)離我們而去，它的顏色就會(huì)向光譜的紅端移動(dòng)，即紅移?？傊蚰愕奈矬w看起來更藍(lán)，而遠(yuǎn)離你的物體看起來更紅。
改變時(shí)間和距離
也許狹義相對(duì)論最著名的效應(yīng)之一，就是當(dāng)一個(gè)人以接近光速運(yùn)動(dòng)時(shí)，時(shí)間會(huì)變慢。換句話說，接近光速運(yùn)動(dòng)的人衰老得更慢。這種效應(yīng)稱為時(shí)間膨脹。
嚴(yán)格來說，你經(jīng)歷的正是時(shí)間膨脹；但如果沒有什么相比較的東西，它就沒有任何意義。狹義相對(duì)論的另一個(gè)效應(yīng)是，以接近光速運(yùn)動(dòng)的物體 —— 或者當(dāng)你以接近光速從靜止物體附近掠過時(shí) —— 的長(zhǎng)度會(huì)縮短。這就是所謂的長(zhǎng)度收縮。不過，這種效應(yīng)是很復(fù)雜的，根據(jù)一個(gè)靜態(tài)觀察者的測(cè)量，以接近光速的速度運(yùn)動(dòng)的物體可能會(huì)經(jīng)歷長(zhǎng)度收縮，即變得更短，但在那個(gè)人的眼里，它們實(shí)際上會(huì)因?yàn)楠M義相對(duì)論的另一個(gè)效應(yīng) —— 運(yùn)行時(shí)效應(yīng)（runtime effect）—— 而顯得更長(zhǎng)。
例如，當(dāng)一輛自行車朝你駛來時(shí)，從自行車前端發(fā)出的光到達(dá)你眼睛的距離要短于自行車后端發(fā)出的光，因此你看到的自行車前端屬于更近的時(shí)間，而自行車后端屬于更遠(yuǎn)的過去，這使得自行車看起來更長(zhǎng)。有時(shí)，這一效應(yīng)還會(huì)使物體看起來有些扭曲。換句話說，如果光速比現(xiàn)在慢得多，那么在靜態(tài)觀察者看來，接近光速的物體可能顯得更長(zhǎng)或扭曲。
亮度變化
當(dāng)你在雨中行走時(shí)，你可能會(huì)注意到你前面的身體比背面更濕。這是因?yàn)樵谟曛行凶邥r(shí)，你會(huì)撞上比靜止不動(dòng)時(shí)更多的雨滴，正是前面的身體保護(hù)了你的背面淋不到更多的雨滴?？铺孛窢栔赋觯?dāng)你以接近光速的速度移動(dòng)時(shí)，也會(huì)發(fā)生類似的情況。
這是因?yàn)楣庥袝r(shí)表現(xiàn)得像一大群粒子，即光子，它們就像小水滴一樣。當(dāng)你朝著一個(gè)物體移動(dòng)時(shí)，它看起來會(huì)比你站著不動(dòng)時(shí)更亮，這是因?yàn)槟阏谧哌M(jìn)它的光子中。這種效應(yīng)被稱為“探照燈效應(yīng)”。
湯普金斯先生身歷奇境
1939 年，物理學(xué)家喬治?伽莫夫出版了一本圖畫書，名為《湯普金斯先生身歷奇境》（Mr。Tompkins In Wonderland），書中主角騎著自行車，以減慢的光速穿過一座城市，從而體驗(yàn)了相對(duì)論效應(yīng)，愛因斯坦“真的很喜歡這本小冊(cè)子”。
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