假如一艘外星飛船光速進攻地球,是不是到眼前才會被發現?

這是一個非常有趣的話題,一艘光速飛船飛向地球,我們在地球上能事先發現這艘飛船嗎,假如是外星人來攻打地球的話能不能事先發現他們?假如不能的話,能不能設置一個前哨基地,來探測到他們?

假如一艘外星飛船光速進攻地球,是不是到眼前才會被發現?

光速能被超越嗎?

其實上文的答案很簡單,無論在什麼情況下,我們都不能事先發現這艘來襲的飛船,因為光速不可超越,但答案很簡單,要說清楚這個道理卻不容易。

狹義相對論

各位印象中的光速不變是愛因斯坦的狹義相對論中給出的,當年愛氏的狹義相對論發表的同時提出瞭兩條假設:

狹義相對性原理:一切物理定律在所有慣性系中均有效

光速不變原理:光在真空中的速度c是一個常數,與光源的運動狀態無關。

這兩條假設確定瞭一個前提,前者說的是一切物理定律(除引力外)在洛侖茲變換下保持形式不變,後者說的就是光速不可超越,即使你在光速飛船上射出一束光也不行。但其實光速不變在愛因斯坦提出之之前,早就有科學傢做過探索。

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麥克斯韋方程:他在1860年代提出麥克斯韋方程組後就發現,電磁波的速度可以從它的方程組中推導出來,麥克斯韋敏銳的意識到,光也是電磁波的一種。這個代表電磁波速度的c無論在什麼情況下都是一個常數。

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洛侖茲變換:洛侖茲為解釋1887年邁克爾遜莫雷實驗中的零結果,在1895年提出瞭長度收縮的概念,1904年洛侖茲在《以任意小於光速的系統中的電磁現象》改進瞭這個說法,正式提出瞭洛侖茲變換,他認為運動物體的長度會收縮,但隻會發生在運動方向上。

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但可惜洛侖茲在此止步不前,而1905年的愛因斯坦則在他們的基礎上直接將這兩條假設作為前提推出瞭狹義相對論,而後期的質能方程則更是成瞭後來核能和宇宙誕生的指路明燈。

光速不變如何證明?

其實早就被天文學傢觀測中證明瞭,有兩個現象可以作為案例:

  • 雙星運動
  • 光行差

因為雙星運動的恒星在圓周運動時會有兩個速度,一個是沖向地球,這會“加速”光速,另一個是遠離地球,這會“減速”光速,所以如果光速能改變的話,在地球上看來這光到達前後不一樣,雙星就會模糊一團,但並沒有!

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另一個則是光行差,因為處於運動狀態的地球和恒星的相對運動會造成光行差,地球公轉造成的光行差較大,最大可以達到20.5角秒,這是由於光速不變所導致,否則就會引起恒星位置上的角視距變化,但從來沒有因為地球公轉而產生這樣的變化(周年時差是相對位置變化)

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所以每一張星空照都證明瞭光速是不變的,這就是說光速不會高也不會低,它就是特立獨行的這個速度。

光速來襲的外星飛船,能事先被發現嗎?

光速飛船能不能被發現,來看看伽瑪射線暴能不能預報就知道瞭,伽馬射線暴是宇宙中一些極端天體的發射的高能射線,其實就是頻率極高的電磁波,它們以光速前進,大致上超新星爆發或者中子星和黑洞合並都能產生,但我們沒法預報伽瑪射線暴。

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因為這種極其高能的電磁波是光速前進的,我們無法設置探測器來事先預報這種能量事件,因為前出的探測到伽瑪射線暴來襲之後,仍然需要以光速將信號傳遞到地球,這個時間隻會比伽瑪射線暴更慢到達,因為設備信號轉換會有延遲。

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那麼橫向探測呢?比如在一個同時可以看到地球來襲飛船的三角形頂點上,那就更不可能瞭,因為信號在到達探測器和探測器到達地球的路徑距離上已經超過被探測物體,所以會更慢,這個方案不成立。

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最後我們要說的是,這艘來襲的飛船真有可能就是伽瑪射線,而地球就是那個被蒙在鼓裡的不明真相群眾,因為沒法事先知道,所以在銀河系中的伽瑪射線暴隻有在轟擊瞭地球的瞬間才能得知,就像一個蒙眼走路的人,撞到瞭路邊的電線桿子上才發現有個障礙物,甚至都不能像盲人那樣有根手桿來摸索下。

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太陽系在銀河系中的運動軌跡

地球正是這樣一個蒙著眼睛,卻在宇宙中以600千米/秒以上的速度沖向巨引源的盲人,我們祝地球安好。

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