假如光速仅有 10 米 / 秒，世界会变成什么样？
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假如光速仅有 10 米 / 秒，那爱因斯坦的相对论效应就将在我们的日常糊口中到处可见了！
决议了，今早去跑步吧！你猛吸一口吻后正标的目的前冲……俄然一阵诡异的晕眩袭来，令你一个趔趄摔倒在地，如同一只瘫在沥青地上的水母。在标的目的大夫确认过并无大碍后，为了搞清晰状况，你起身试探性地走了几步。无可置疑的是，身边的衡宇都变得扭曲并标的目的你倒来，而街道的绝顶却显得更加遥远！
你稍稍提速，试图消弭这一错觉，却发现偏离感反而加剧了。“好吧，既然如斯我索性全力冲刺看看！”刹那间，你面前的宿世界变得无比敞亮，而且视野中的气象自中间呈现出奇幻的紫罗兰色，逐渐往边缘过渡至暗红色调。
令人眩晕的幻象
同时你发现本身的双腿正以某种怪异的体例闪现于鼻子底下：明明直勾勾地盯着前方奔驰，却能在视野下方看见双腿，仿佛本身被折当作了两段！道路的两旁都是满脸惊奇的行人，更诡异的是，这些行人在你刚跑起来的时辰就已经在你的死后了！
难怪方才在起步奔驰时会感应眩晕。好吧，既然你必定读过了题目，也没需要再跟你卖什么关子了：原本的光速已被除以 29945879.2，此刻的光速仅为 10 米 / 秒。听上去的确就是在说笑？并且这跟奇异的幻象又有什么关系呢？
其实光线与雨滴有些相似：当你静止不动，“雨滴”会垂直洒落在你头顶；而越是跑得快，迎面而来的“雨滴”也就越多。换句话说，当你跑步进步时，你半斤八两于汇集了那些本该落在你身前的“雨滴”，它们最终都倾斜着失落落到你身上。
同理，越接近光速（物理学上以 c 暗示），照到你脸上的光线也就越多。这就是“相对论性畸变”。
当你遏制不动 1 ，只有你正前方及其两侧的物体反射出的光线（小图蓝色箭头所示）可以进入你的视野（小图虚线前方的规模）。
当你行走时 2 ，你能感触感染到身前的光线标的目的你汇聚过来（物体扭曲变形）。
从碎步小跑 3 到全力冲刺 4 ，环境会显著变糟：光线的强烈偏移使你起头看见那些原本应该在你死后，甚至是在你头顶或鼻子上方的一些物体（小图红色箭头）。
所以，在图像下方那个看起来有点诡异的工具其实……是你本身的腿！需要注重的是，你身前物体反射的光线在你视野中所占有的空间会越来越少，从而发生这些物体越来越小、越来越远的假象。畸变的成果就如你之前所见，影像都往视野中心蜷缩：这也诠释了为何位于视野中间位置的物体有所减小并看起来正逐渐远去，而那些原本不在视野规模内的物体却映入了视野边缘。而且集中在你面前的光线如统一个放大镜，使所见的影像更为敞亮。
至于色彩转变的现象，则与声音有所相似：当声源离你越近，声音也就更为锋利；反之则越低落。这也是为什么当一辆汽车从远处驶来，颠末你面前又远去时，你会听到声音响应地从低落变得锋利，继而回归低落。
对于光线来说，“越锋利”意味着“越蓝”，“越低落”则“越红”。所有这些现象适才都呈现过，只是你不曾有过清晰熟悉，此刻再测验考试碎步小跑至“亚光速”就一目了然了。
可见光颜色随光波频率转变“嘿！那我们此刻可以尝尝跨越这活该的光速了吧？”当你拼尽全力提速至 9 米 / 秒（也就是 32 千米 / 时，今朝光速的 90%），光线变得其实太刺目，你感觉仿佛所有的阳光都直奔你而来。这是因为光线过度“偏蓝”而酿成了紫外线——对于想在严冬中享受太阳浴的人来说倒不错！
同时一个非比平常的现象蓦地引起了你的注重……就在你当作功连结准光速奔驰的那几秒钟时候里，你路过了市政厅前的喷泉、驯马场和公园的秋千，它们都按原本所设想的那样被衬着上了奇异的色彩并扭曲变形。
然而诧异不止于此：喷泉的水带着一种独特的肃静感喷涌而出并落下；扭转木马以极为迟缓的速度在扭转着；孩子们无比安静地荡着秋千，而秋千看起来就像被卡了在半空中……没错，一切都仿若置身于一部慢镜头片子中！
声音和光线并纷歧样
停一停！就在你停下脚步筹算喘口吻的刹时，四周的一切都加快恢复到了本来的正常状况。在此引出一个小小的申明：约在一个多宿世纪前，阿尔伯特·爱因斯坦就曾指作声波（例如扬声器里传出的音乐）和光线间有着一个庞大的差别。
声波的素质是空气的振动，其传布速度为 340 米 / 秒。若是你朝着扬声器跑去，声波达到你的速度就会略快于它原本的传布速度，这是因为你的活动会使风迎面吹来，此时声波依然在空气中以 340 米 / 秒的速度传布，假设空气以约 10 米 / 秒的相对速度朝你而去，那么你迎面赶上的声波速度现实可达 350 米 / 秒。
至此没什么不当，然而爱因斯坦所言，光线即使在真空中也能传布！显然在这种环境下就不存在风推着光线进步的可能了，所以光线的传布速度对你来说必定持之以恒，即使你像个疯子一样对着光源疾走，光速也不会改变。爱因斯坦还提出，固然光速是恒心猿意马不变的，但时候和距离却并非一当作不变。没错！不要感觉不成思议，耐烦看下去天然会大白。
慢动作请安
当你在人行道上立足时，随手跟班旁驶过的公交车上的乘客打个号召吧。总会有人答复你的善意，只是他们的手挥舞得很是很是迟缓……物体的活动会减缓时候的流逝，且会压缩物体的长度：因为公车在道路上行驶，故而车上乘客的勾当也由此被放慢。那么在他们眼中，你是否就如同老式默片中的一个加快活动的人物形象呢？
并非如斯，对于车上的乘客来说（他们的环境与你奔驰的时辰不异），不外是你与城市中所有其他物体执政公车的反偏向活动而已！
试着想象一辆以 5 米 / 秒，即半光速（别忘了我们假设的光速为 10 米 / 秒）行驶的公共汽车。假如车上有一位乘客携带着一根 2.2 米高的庞大管子，管子两头都装上了平面镜，且有一束光线反射此中，那么光束在镜子间往返来去时会发生什么呢？
从乘客的视角来看 2 ，行人以 5 米 / 秒的速度朝公车相反的偏向活动；而光线传布颠末的距离则是管子长度的两倍，即 4.4 米，而非行人视角的 5 米摆布。于是矛盾就呈现了：若是我们假设光速是恒心猿意马不变的，那么对于车上乘客来说，时候仅曩昔了 0.44 秒；同样的时候换到行人视角，公交车就只驶离了 2.2 米
若是行人在公车颠末本身面前的刹时打开手电筒 3 ，0.5 秒后，手电筒发出的光达到 5 米之外的一个指示牌上，是公车行驶距离（2.5 米）的两倍远。
然而对于车上乘客来说 4 ，光线从发出至达到指示牌仅曩昔了 0.44 秒，所以乘客眼中指示牌相距行人只有 4.4 米。从这两种视角推算出的光速是一致的：5 米 /0.5 秒 =4.4 米 /0.44 秒 =10 米 / 秒。这申明无论公车若何提速，光线一向都是那么快！由此可以总结：光速是无法超越的。换句话说，这种由活动发生的时候放缓、距离缩短的影响是因不雅察者的视角而异的。这即是所谓的“相对性”，鉴于我们刚已聊到爱因斯坦的“相对论”，这应该也是料想之中的事：就比如你看到一个从远处走来的伴侣，因为前景透视效应他显得很细微；同理，在他眼里你也绝非一个巨人，反而你才是显得细微的那一个。
诚然，这些现象简直独特，但不克不及当作为你疏于活动的捏词！试着不寒而栗地从头迈开步子，顺路找找哪有墨镜和防晒霜卖。不外你应该也意识到了，要超越光速是压根没指望的事。还记得光速是恒心猿意马的吗？这意味着，基于你的视角，无论你是静止的或是以 99.99%的光速活动着，光线的传布速度永远都是 10 米 / 秒。
换句话说，你永远都不成能跨越光速。
信钟仍是手表？
于是，在回家之前你仍是做好筹办撒开步子汗流狭背地跑上一个小时。合法你边跑步边回首今天学了些什么的时辰，你俄然想起身里厨房的钟，感受漏了什么关头之处。
照理说在你跑步时，座钟会因离你远去从而放慢节拍：就理论计较来看，你手表跑一圈曩昔 60 分钟时，座钟只走了 52 分钟。然而在座钟的角度，是你在远离，故而变慢的也是你，如斯说来，你的手表走过 60 分钟时，座钟应该已经走了 1 小时 9 分钟了。
这两种说法都是准确的，这也被称作“透视效应”，正如适才提到的你与你远处的伴侣，彼此看对方都感觉细微一样。那么问题来了，等你抵家的时辰，你的座钟跟手表该怎么调整呢？
谜底就是，只需在座钟旁边静静待上一个小时（以你的手表为准），半斤八两于你把本身调整为座钟的视角。于是我们可以得出以下结论：就物理学来说，一个简单到不克不及再简单的不雅察成果（例如光线分歧于声波，可以在真空中传布）有时却可以得出异乎平常的结论。以及，活动确实是一个打发时候的好方式！
撰文 René Cuillierier
编译 竺烨
新发现公家号：sciencevie- 发表于 2019-04-20 21:59
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