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假如一艘外星飞船光速进攻地球,是不是到眼前才会被发现?

 星辰大海种花家 2020-03-07

这是一个非常有趣的话题,一艘光速飞船飞向地球,我们在地球上能事先发现这艘飞船吗,假如是外星人来攻打地球的话能不能事先发现他们?假如不能的话,能不能设置一个前哨基地,来探测到他们?

光速能被超越吗?

其实上文的答案很简单,无论在什么情况下,我们都不能事先发现这艘来袭的飞船,因为光速不可超越,但答案很简单,要说清楚这个道理却不容易。

狭义相对论

各位印象中的光速不变是爱因斯坦的狭义相对论中给出的,当年爱氏的狭义相对论发表的同时提出了两条假设:

狭义相对性原理:一切物理定律在所有惯性系中均有效

光速不变原理:光在真空中的速度c是一个常数,与光源的运动状态无关。

这两条假设确定了一个前提,前者说的是一切物理定律(除引力外)在洛仑兹变换下保持形式不变,后者说的就是光速不可超越,即使你在光速飞船上射出一束光也不行。但其实光速不变在爱因斯坦提出之之前,早就有科学家做过探索。

麦克斯韦方程:他在1860年代提出麦克斯韦方程组后就发现,电磁波的速度可以从它的方程组中推导出来,麦克斯韦敏锐的意识到,光也是电磁波的一种。这个代表电磁波速度的c无论在什么情况下都是一个常数。

洛仑兹变换:洛仑兹为解释1887年迈克尔逊莫雷实验中的零结果,在1895年提出了长度收缩的概念,1904年洛仑兹在《以任意小于光速的系统中的电磁现象》改进了这个说法,正式提出了洛仑兹变换,他认为运动物体的长度会收缩,但只会发生在运动方向上。

但可惜洛仑兹在此止步不前,而1905年的爱因斯坦则在他们的基础上直接将这两条假设作为前提推出了狭义相对论,而后期的质能方程则更是成了后来核能和宇宙诞生的指路明灯。

光速不变如何证明?

其实早就被天文学家观测中证明了,有两个现象可以作为案例:

  • 双星运动

  • 光行差

因为双星运动的恒星在圆周运动时会有两个速度,一个是冲向地球,这会“加速”光速,另一个是远离地球,这会“减速”光速,所以如果光速能改变的话,在地球上看来这光到达前后不一样,双星就会模糊一团,但并没有!

另一个则是光行差,因为处于运动状态的地球和恒星的相对运动会造成光行差,地球公转造成的光行差较大,最大可以达到20.5角秒,这是由于光速不变所导致,否则就会引起恒星位置上的角视距变化,但从来没有因为地球公转而产生这样的变化(周年时差是相对位置变化)

所以每一张星空照都证明了光速是不变的,这就是说光速不会高也不会低,它就是特立独行的这个速度。

光速来袭的外星飞船,能事先被发现吗?

光速飞船能不能被发现,来看看伽玛射线暴能不能预报就知道了,伽马射线暴是宇宙中一些极端天体的发射的高能射线,其实就是频率极高的电磁波,它们以光速前进,大致上超新星爆发或者中子星和黑洞合并都能产生,但我们没法预报伽玛射线暴。

因为这种极其高能的电磁波是光速前进的,我们无法设置探测器来事先预报这种能量事件,因为前出的探测到伽玛射线暴来袭之后,仍然需要以光速将信号传递到地球,这个时间只会比伽玛射线暴更慢到达,因为设备信号转换会有延迟。

那么横向探测呢?比如在一个同时可以看到地球来袭飞船的三角形顶点上,那就更不可能了,因为信号在到达探测器和探测器到达地球的路径距离上已经超过被探测物体,所以会更慢,这个方案不成立。

最后我们要说的是,这艘来袭的飞船真有可能就是伽玛射线,而地球就是那个被蒙在鼓里的不明真相群众,因为没法事先知道,所以在银河系中的伽玛射线暴只有在轰击了地球的瞬间才能得知,就像一个蒙眼走路的人,撞到了路边的电线杆子上才发现有个障碍物,甚至都不能像盲人那样有根手杆来摸索下。

太阳系在银河系中的运动轨迹

地球正是这样一个蒙着眼睛,却在宇宙中以600千米/秒以上的速度冲向巨引源的盲人,我们祝地球安好。

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