超光速可以回到过去吗_如果你超光速行走会看到什么景象（图文解析）

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　　如果你超光速行走会看到什么景象（图文解析）

　　狭义相对论告诉我们，你运动得越快，时间流逝得越慢，而当运动的速度等于光速时，时间就停止流逝了。那么超过光速呢?

　　许多人就认为，此时时间就开始倒流，也就是说超光速旅行意味着回到过去。在许多科幻作品中常会出现这种情节。

　　写于1923年的一首关于狭义相对论的打油诗，就形象地体现了这种观点：“有位叫布莱特的年轻姑娘，她行走的速度远胜于光，她以相对论的方式，从某一天出发，却已于前晚归来。 ”

　　但狭义相对论也告诉我们，要把一个比光运动慢的物体加速到光速，你需要无限多的能量，更别提要超光速了，而回到过去常常会破坏因果关系，例如所谓的祖父悖论：如果你回到过去，并杀死你的处在幼年的祖父，那么你怎么会在之后出生并长大后回到过去杀死你的祖父呢?所以说，超光速旅行是一件不可能的事情。

　　不过，让我们暂时假设一下，如果可以进行超光速旅行，那么究竟会发生什么呢?时间真的会发生倒流吗?

　　最近，美国密歇根理工大学的物理学家罗伯特·涅米罗夫，利用一个非常简单的模型对此进行了研究。对于相对论这么复杂的问题来说，即使简单的模型也含有如下一系列设定：

　　设定1：离地球10光年远的地方有一颗X行星，正在以相对于地球为0.1c(c为光速)的速度远离地球。

　　设定2：有一艘宇宙飞船从地球上的发射台上起飞，以恒定的速度驶向X行星;抵达X行星后立刻再次起飞，以相同的恒定速度返回地球，并停在离发射台不远的停机坪上。相同的速度，指的是飞船去程时相对于地球的速度，与返程时相对于行星X的速度大小相同。这意味着，飞船返程时相对于地球的速度大小需要使用狭义相对论来计算。

　　设定3：为了计算的方便，飞船发射时的时刻设为0。

　　设定4：讨论中所说的时间和距离都是相对于在地球上的观察者而言的。

　　涅米罗夫对飞船在近光速、等光速、超光速等不同速度下的情形进行了计算。他的研究结果呈现出的是一个超乎想象的世界。

　　【0.1-1c：没什么奇怪之处】

　　不管怎样，飞船的速度必须大于0.1c，否则追不上X行星。我们先来考虑飞船的速度为0.5c的话，看会出现什么情况。

　　如果地球和X行星的距离一直不变，飞船只需要20年就能抵达目的地，但由于X行星正在1/10光速的速度远离地球，飞船需要25年才能追上它。抵达时，飞船与地球的距离将变为12.5光年。

　　鉴于光的传播需要时间，地球上的你需要再过12.5年才能看到飞船抵达X行星。也就是说，飞船离开地球37.5年后，你才能在天文望远镜里看到飞船降落在X行星的情况。

　　之后飞船立即返回，其速度相对于X行星仍是0.5c，但根据狭义相对论，相对于地球来说速度不是变为0.4c(0.5c减去0.1c)，而是会变为0.4211c，这样返程时间将变为29.69年，而飞船总共旅行的时间为54.69年。

　　但不管怎样，地球上的你会看到，飞船就是直接离开了，抵达X行星，然后返回地球，不会看到有什么奇怪之处。

　　【1c：事情开始变得有点怪异】

　　如果飞船的速度是光速呢?很显然，根据狭义相对论，飞船在往返中相对于地球的速度都将是光速。

　　经过计算，飞船抵达X行星需要11.11年，抵达时与地球的距离当然变为11.11光年。鉴于光的传播需要时间，地球上的你需要再过11.11年，即总共22.22年，才能看到飞船抵达X行星，而飞船从X行星返回地球需要11.11年。

　　飞船总共旅行的时间为22.22年。

　　这时候，事情开始变得有点怪异。过了22.22年，你才会看到飞船抵达X行星，但同时也会看到飞船返回了地球并降落在停机坪上。

　　这是因为飞船抵达X行星的光信号，会与飞船一起以同样的速度(即光速)抵达地球。

　　【1-10c：“魅影”飞船的出现】

　　如果飞船进行超光速旅行会是什么情况呢?计算显示，飞船进行超光速旅行时，会导致返程所需的时间小于去程所需的时间。

　　如果飞船的速度是5c的话，那么飞船会在发射后的2.041年抵达离地球有10.20光年远的X行星。由于相对论效应，飞船返回地球的速度，相对于地球来说将变为9.8c，所以回来的时间变短，只需再过1.041年就回到地球了。飞船总共旅行的时间为3.082年。

　　但对于地球上的你来说，事情变得十分诡异。首先，你会看见飞船很正常地离开了地球。过了3.082年，你还会在天空中看到这艘飞船正飞往X行星，但同时你会看见停机坪上突然凭空产生两艘同样的飞船，其中一艘停留在停机坪上，另一艘会立刻离开地球并倒着飞往X行星。

　　之所以会出现这种古怪的现象，是因为飞船跑得比光快。飞船返回地球之后，你不仅会看到停在停机坪上的飞船，而且还能看见飞船离开时产生的影像(也就是你之前也能在天空中看到的飞船)，还有就是能看见飞船返回时产生的影像(一艘从停机坪上飞往X行星的飞船)。

　　其中，飞船返回时产生的影像，看起来如同倒着播放的录像一样，或者可以说这艘飞船似乎在逆着时间行驶。

　　为什么这么怪异?这是因为飞船跑得比光快，在飞船返回时产生的所有影像中，接近地球的会先传到的地球上，远离地球的会后传到地球上，所以你会看到飞船先出现在停机坪，然后起身离开，倒着飞往X行星。

　　总之，飞船一旦抵达停机坪，飞船的影像就会从1个变为3个，但需要注意的是，飞船的真身只有那艘停在停机坪上的飞船，其余的就只是影像，或者可以说是飞船的“魅影”而已。

　　在发射之后的12.24年，你才会看见那艘从发射台起飞的飞船抵达了X行星，另外你也会看见从停机坪倒着飞向行星X的飞船也抵达了X行星，并于前面的影像合二为一。也就是说，这两个影像同时抵达了地球。那么，之后会发生什么?

　　因为之后再也没有什么影像传到地球上，所以这两个影像在合二为一之后就消失了，只留下停机坪上那个飞船的影像(如果飞船回来之后就始终停在停机坪上)。

　　两种图像融合到一起并消失，有点类似与粒子与反粒子遇到一起并发生湮灭。

　　【10c：返程时间变为0】

　　如果飞船的速度更快的话，返回所需要的时间就会越来越短。

　　当速度为10c时，飞船需1.010年抵达离地球有10.10光年远的X行星，而返程时间则变为0，也就是说飞船一旦抵达X行星，它会立即跑到地球的停机坪上。

　　此时，返回时飞船相对于地球的速度变为了无穷大。

　　不过，对于地球上的你来说，事情还是与前面的类似。首先，你会看见飞船时候很正常地离开了地球。过了1.010年，你还会在天空中看到这艘飞船正飞往X行星，但同时你会看见停机坪上突然凭空产生两艘同样的飞船，其中一艘停留在停机坪上，另一艘会立刻离开地球并倒着飞往X行星。当时间为11.11年时，天空中的两艘“魅影”飞船在X行星上融合到一起并消失。

　　等一下，再怎么怪异，上面也没有出现回到过去的现象啊?别急，我们再把飞船的速度增加一下。

　　【10-19.95c: 具有负能量的飞船出现】

　　如果飞船的速度继续增大，返程时间将变为一个负数，这意味着飞船是逆着时间回到地球上的。

　　返程时相对于地球的速度虽然是一个正常的数，但是速度的方向将变为远离地球的方向。

　　那么，飞船是怎么逆着时间回到地球上的?

　　如果飞船的速度大于10c，却小于19.95c(随后我们就会明白19.95c意味着什么)，那么事情将是这样的：一艘飞船从地球上的发射台升空并前往X行星。过了一段时间之后，在停机坪那里

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