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生活的小谜团

如果光速低得多,会发生什么?

如果灯光慢得多会发生什么?
如果灯光慢得多会发生什么? (图片来源:Yuichiro Chino, Getty Images)

光线是宇宙中最快的东西。那么如果光速很大,会发生什么,慢得多?

在真空中,光速约为每秒186,000英里(每秒300,000公里)。如果它是数量较慢的顺序,人类会立即注意到。

任何游戏玩家都可以在瑞士科学,技术,工程和数学大学的教育发展和技术总监Gerd Kortemeyer的计算机游戏中体验这一假设情景,科技,工程和数学大学,他的同事创造了他的同事。在游戏中,您可以看到改变颜色和亮度的奇异效果,甚至在感知的物体长度中改变,这将是由于较慢的光速。

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人类迟缓的速度

即使我们最快的速度,人类也与光相比缓慢。

麻省理工学院游戏实验室(MIT Game Lab)的研究科学家菲利普·谭(Philip Tan)告诉趣味科学网站(Live Science):“人类旅行的最快速度大约是光速的0.0037%,你需要乘坐某种太空飞行器才能达到这样的速度。”雷竞技首页

但是,通过思考实验,物理学家已经确定,如果人类可以在近乎光速旅行的情况下,Kortemeyer也将发生不寻常的事情,他也是密歇根州立大学物理学副教授。根据阿尔伯特爱因斯坦的特殊的理论相对论- 这解释了速度如何影响质量,时间和时空会放慢速度,我们会测量对象,因为我们吹过它们而且多普勒效应在其他变化中,光会变得可见。

如果而不是人类加速,光线会减慢相同的变化。在这两种情况下,我们都会在近光速移动。

速度较慢的光速

虽然Kortemeyer在麻省理工学院的访问教授,但麻省理工学院游戏实验室的谭和同事创建了一款计算机游戏,以说明如果光速足够缓慢,在日常生活中显着的特殊相对性显着。在游戏中,2012年发布并称为“速度较慢的光速,“玩家控制一个收集海滩球状球体的角色。每次角色收集100个球体中的一个时,光速就会减慢。

实际上,光的速度不会放慢游戏中的方式。真空中的光速永远不会改变每个观察者都是不变的。然而,光线的速度根据它通过的材料而变化,但这不会改变特殊相对论的影响,或者我们如何感知它们,而且Kortemeyer说。

但是,如果我们能够见证特殊的相对性,我们会注意到颜色,时间,距离和亮度的变化,团队将这些效果纳入游戏中。

图1(五)

在电脑游戏“较慢的光速”中,玩家在收集更多球体时接近光速。

在电脑游戏“较慢的光速”中,玩家在收集更多球体时接近光速。 (图片信用:MIT Game Lab©2021 Massachusetts技术学院)
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在电脑游戏“较慢的光速”中,玩家在收集更多球体时接近光速。

在电脑游戏“较慢的光速”中,玩家在收集更多球体时接近光速。 (图片信用:MIT Game Lab©2021 Massachusetts技术学院)
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在电脑游戏“较慢的光速”中,玩家在收集更多球体时接近光速。

在电脑游戏“较慢的光速”中,玩家在收集更多球体时接近光速。 (图片信用:MIT Game Lab©2021 Massachusetts技术学院)
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在电脑游戏“较慢的光速”中,玩家在收集更多球体时接近光速。

在电脑游戏“较慢的光速”中,玩家在收集更多球体时接近光速。 (图片信用:MIT Game Lab©2021 Massachusetts技术学院)
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在电脑游戏“较慢的光速”中,玩家在收集更多球体时接近光速。

在电脑游戏“较慢的光速”中,玩家在收集更多球体时接近光速。 (图片信用:MIT Game Lab©2021 Massachusetts技术学院)

颜色变化

当人类的运动速度接近光速时,就会出现所谓的相对论多普勒效应。要理解这一点,请记住那道光充当粒子和波浪。作为波浪,它的特征在于它的波长,或者从嵴到嵴的距离,这决定了它的颜色,它的频率,以及在给定时间内的冠状峰值。

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类似于根据多普勒效应的方式,接近声源使其频率或间距似乎增加随着波浪冠达到更快更快的耳朵,朝向光源移动使其波长似乎更短,转化Kortemeyer说,光线朝向颜色谱的蓝色和紫末端的光的表观颜色。另一方面,远离物体移动,将其表观颜色朝向光谱的红色结束。总而言之,“走向你看起来更布鲁尔的东西,或者从你远离你的东西看起来越红,”克多尔梅尔说。

当人体运动的速度接近光速时,相对论多普勒效应是可感知的。朝向光源移动将光的表观颜色移向色谱的蓝色和紫色末端。远离物体移动其表观颜色朝向光谱的红色结束。 (图片来源:在上面)

变化到时间和距离

也许是特殊相对性最着名的效果之一是,对于近光速的人类移动,时间放缓。在这种情况下,一个人在接近光速移动的人会变得更慢。这种效果称为时间扩张。

在游戏中,“技术上,你正在经历时间扩张;但没有什么可以反对,它并不意味着什么,”谭说。Tan说,在游戏期间,在游戏期间,时间扩张可能不会引人注目,但最后,玩家会看到一个屏幕通知他们,而不是通过用于固定时钟,而不是通过用于固定时钟。时间扩张,如特殊相对论的其他影响,在游戏期间发生,因为游戏的角色正在接近光速。

特殊相对论的另一个效果是,当您在近光速度缩短时,缩短它们的速度靠近光或固定物体速度的物体的长度。这称为长度收缩。而且效果很复杂,Kortemeyer说。当通过固定观察者的测量,近距离放大的物体靠近光速变焦可能会遇到长度收缩,并且可能更短,但由于特殊相对论称为运行时效应的另一种效果,它们实际上对该人的眼睛实际上甚至更长的是。。

例如,说自行车朝着你。来自自行车前面的光线与来自自行车背面的光线有较短的距离距离你的眼睛。结果,你看到自行车的正面,因为它是最近和自行车的背面,因为这辆自行车越来越远。“整体使自行车看起来更长时间,”Kortemeyer说。有时,相同的效果可以使物体出现扭曲。

换句话说,如果光速慢得多,在静止的观察者看来,接近光速的物体可能显得更长或扭曲。

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更改为亮度

当你走在雨中时,你可能会注意到你面前的湿润而不是背部。当你走进雨中时,你遇到更多的雨滴,你仍然可以站立,但是你的前面可以保护你的背部免受那些额外的雨滴。Kortemeyer说,如果您在近光速度移动时会发生类似的东西。

那是因为光有时表现得像一系列粒子,称为光子,这就像轻的液滴。当你走向电脑游戏中的一个物体时,它看起来比你站在仍然存在更明亮,因为你正在走进其光子。这称为探照灯效果。

Tompkins先生在仙境中

Kortemeyer和Tan并不是第一个想象一个具有较慢光速的世界。1939年,物理学家乔治·格洛发布了一本名为“Tompkins in Worldland先生”的图画书,其中标题角色骑自行车穿过一个城市,速度放缓,体验相对主义的效果。爱明耶尔说,爱因斯坦“真的很喜欢那个小小册子。

伟大的物理学家可能会想到“较慢的光速”?“好奇心可能让他首先发挥,从历史学家被认为,已经在16岁时,他问你会看到你是否骑着光束 - 这当然是你不能但是在游戏中,你可以达到几乎的光速,“Kortemeyer说。“但后来我认为他刚刚播放了视频游戏,直到他没有绝望的动作生病 - 大多数物理学家仍然俏皮。”

最初发表于现场科学。雷竞技首页

阿什利·p·泰勒

阿什利·p·泰勒(Ashley P. Taylor)是纽约布鲁克林的一名作家。作为一名科学作家,她专注于分子生物学和健康,尽管她喜欢学习各种各样的实验。阿什利在奥柏林学院(Oberlin College)学习生物学,在几个实验室工作过,并获得了纽约大学(New York University)科学、健康与环境报道项目(Science, Health and Environmental Reporting Program)的新闻学硕士学位。除了科学,阿什利还喜欢各种各样的音乐、舞蹈和语言。

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