深度长文：以光速飞行，就不会变老了吗？（建议收藏）

关于速度和时间之间的关系，不少人都会有这样疑问：为什么速度越快，时间就越慢？速度和时间为什么会有这种必然的联系呢？

其实关于这种问题，之前的科普文中曾多次提到。今天再用一种通俗的方式与大家探讨一下。

简单讲，爱因斯坦的狭义相对论表明了速度与时间之间的关系。但是在狭义相对论体系下，我们是不可能以光速飞行的，只能以无限接近光速的速度飞行。

狭义相对论表明，速度越快，时间就越慢，那么当速度无限接近光速时，时间就趋于停止，这是否意味着我们就不会变老了呢？

当然不会，始终是会变老的。为什么？

所谓的“速度越快，时间就越慢”只是相对而言，也就是说“相对别人，你的时间变慢了”，但是就你自己而言，你本人根本无法感受到时间变慢，无论你的速度有多快，你本人的感受与静止在地球上并没有任何差别。

相信大家经常听到这样一句话：没有对比就没有伤害。所以，只要不与其他事物对比，无论你处于什么运动状态，你感觉到自己老去的速度都是一样的。，比如说，你该活80岁就只能活80岁，你的新陈代谢仍旧照常进行，不会有任何改变。

而只有你与其他人或事物做对比，“伤害”才会出现，你才能感受到自己的时间变慢了，因为你会看到其他人或事物的时间都加快了，就像我们放电影时按下了快进加速键一样。

为什么会这样呢？为什么速度会影响时间的流逝快慢呢？

刚才讲了，这一切都是基于爱因斯坦的狭义相对论，而狭义相对论又是在两大基本原理的基础上创建的，这两个基本原理分别是光速不变原理和狭义相对性原理。

首先来说光速不变原理。

这个原理之前说了太多次了。光速不变，并不是指“光速在真空中的速度每秒30万公里”，而是指“真空中的光速，与参照系的选择以及光源的运动形式无关”。

按照麦克斯韦的电磁理论来理解，真空中的光速其实就是电场和磁场交替变换的速度，振荡的磁场产生振荡电场，同时振荡的电场也会产生磁场，如此不断反复，形成电磁波。这意味着，电磁波的速度只与真空的属性有关，与波源没有关系，与参照系的选择也没有关系，其实这种属性与水波的属性很相似。

举个例子，静止的你打开手电筒，手电筒发出一束光，这束光在我眼里的速度为光速c。接下来你以0.8倍光速的速度奔跑，这束光在我眼里的速度仍旧是光速c不变。

光速为什么拥有如此特性？

答案是：不知道。我们只是观察到并在实验中验证了光速的这种特性，并不知道为什么会这样。说白了，光速不变只是爱因斯坦提出的一个假设，也是公理。

接下来就是狭义相对论原理。

与光速不变原理不同的是，狭义相对论原理非常符合我们的日常生活经验，表明任何惯性系都是等价的，物理定律在所有惯性系中都呈现相同的形式。举个例子就明白了。

静止和匀速直线运动的参照系被称为惯性系。在一列匀速直线形式的火车上，你的感受与静止在地面上没有任何不同，任何物理实验和定律也都是相同的，仅凭自己的感觉，不观察火车外面的环境，你是不可能知道自己是静止在地面上，还是在匀速直线行驶的火车上。

爱因斯坦认为任何惯性系都是平权的，等价的，不存在绝对的参照系，也因此否定到了以太这个绝对参照系的存在。

也就是说，狭义相对论其实就是建立在以上两大公设的基础上推导出来的，这就意味着狭义相对论体系下的所有公式，都与两大公设有关。同时更意味着只要两大公设没有错，狭义相对论就不可能有错。

但是刚才说了，上述两大基本原理，其实也可以理解为公设或者公理。公理就无所谓对错，只要符合我们的日常生活经验或者实验的支持就可以了。

一开始为什么我会说我们的速度无法达到光速呢？本质上还是因为光速不变。根据光速不变，可以推导出狭义相对论中的质增效应公式，速度越快，物体的质量就会越大，当物体的速度无限接近光速时，质量就会无穷大，再想给物体加速就需要无穷多的能量，显然这是不现实的。

这时候用牛顿第二运动定律F=ma来理解就不合适了，毕竟这个公式中的m是衡量，因此只要不断给物体施加一个力，物体就会获得加速度。但其实物体的质量会随着速度的增加而变大，意味着施加物体的力必须足够大才能让物体持续获得加速度，现实中我们完全无法做到这点。

而速度越快时间就越慢，其实也是狭义相对论体系下的时间膨胀效应或者钟慢效应。那么，时间到底会膨胀多少呢？

根据光速不变原理，可以推导出时间膨胀公式，推导过程其实并不复杂，甚至只需要初中数学水平就可以做到，之前的科普文中有推导过，这里就不再详述了。

时间膨胀，并不是说“自己的时间膨胀了”，刚才也讲了，是“相对别的参照系而言，自己的时间相对膨胀了”。

其实，每个人都拥有自己的本征时间，何为本征时间？通俗理解就是“装在自己口袋里的钟表显示的时间”。每个人都只需要为自己的本征时间负责，别人的本征时间与自己没有任何关系，除非你们处在同一个参照系下，这样你们就拥有同样的本征时间了，否则的话不同参照系下本征时间的对比其实是没有意义的。

最明显，被提到最多的例子就是“双生子佯谬”，相信很多人早就听说过了，之前的科普文里也多次提到过，这里再强调一点。

弟弟待在地球上，哥哥乘坐飞船以亚光速飞行，离开地球。飞行一段时间后，哥哥重返地球，此时哥哥和弟弟谁更年轻呢？

答案是，哥哥更年轻。原因就是哥哥以亚光速飞行，时间相对弟弟会变慢，当然更年轻了。

但问题就在于，由于速度是相对的，在弟弟眼里，哥哥以亚光速飞行。但在哥哥眼里，弟弟同样在以亚光速远离自己。

也就是说，在弟弟眼里，哥哥的时间变慢了。而在哥哥眼里，弟弟的时间同样变慢了。这是不是矛盾了呢？

当然不是。再回过头来看看我刚才强调的“本征时间”的定义：每个人都只需要为自己的本征时间负责。在弟弟和哥哥眼里，对方的时间确实都变慢了，但这本身是不矛盾的，为什么？

因为无论是弟弟还是哥哥，都是在各自的参照系下衡量对方时间的，两者的对比本身就没有任何意义，他们看到对方时间在变慢也不会对各自有任何影响，但是哥哥和弟弟感受到的本征时间的流逝速度一定是一样的。

举个例子，弟弟打个喷嚏需要大约3秒钟，哥哥打个喷嚏同样也需要大约3秒钟。只是弟弟和哥哥看到对方打喷嚏的时间不是3秒，可能是3分钟甚至更长时间，具体时间取决于两人的相对速度到底有多快。

还有，比如说5000光年外有一个黑洞，黑洞附近的行星上生活着一群外星人，由于黑洞引力巨大，会造成外星人的时间流逝速度变慢，但这有什么关系呢？

对于人类来讲，外星人的时间确实变慢了，但这种变慢对于人类来讲毫无意义，外星人本身是不可能感受到时间变慢的。假设外星人与人类拥有相似的新陈代谢速度，外星人也会感觉到自己大概活到80岁后就死亡了，这点与人类没有什么不同。

不过外星人经历的80年时间里，地球时间可能过去了几千年，但这几千年对于外星人来讲同样没有任何意义，他们不可能亲身感受到这几千年来的人类沧桑变化，对于他们来讲，地球的几千年，就像是刚才所讲的“快进的电影画面”一样。

还是那句话，人类和外星人都拥有自己的本征时间。除非某一天外星人突然来到地球，才能真正感受到自己的时间变慢了。其实这就像著名科幻电影《星际穿越》里面的男主人公，在黑洞附近逗留了几小时，地球已经过去了几十年，男主人公的女儿都成了老太太，而男主人公仍旧年轻。

总结

所谓的“速度越快，时间就越慢”或者说“光速飞行，时间停止”，其实只是“相对而言”。说白了，如果只有你自己，没有其他参照物，无论如何你都感受不到时间膨胀效应，你该活多少岁就会活多少岁，基本上也只有不到百年的寿命而已，梦想着“光速飞行，就不会变老”是不现实的，无论如何飞行，你的新陈代谢是不会停止的。

假设新陈代谢真的停止了，别说“不会变老”了，你将因此而死去，没有新陈代谢了，你还怎么活？即使真的能活下去，你也不再是你，起码不可能是生命了，而是像石头一样的东西！

完！