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安鲁效应:从狭义相对论时空图说起

科学探索万象经验2023-05-08

要理解这一点,我们只需要一点狭义相对论和时空图。时空图有两个轴:时间轴和空间轴,我们可以使用图上的世界线来显示对象在空间和时间上的路径。对于一个具有恒定速度的物体,它的世界线是一条直线,斜率可以反映出它的运动速度,而一个不动的物体它的世界线是垂直的。由于光只能以光速前进,所以它在图上是一些与垂直轴成45度的线。

有质量的物体永远无法到达光速,因此包括观察者在内的任何有质量物体的世界线与垂直线的夹角必须小于45度。从我们的观察者向后延伸光线世界线定义了所谓的过去光锥,即可以对观察者产生因果影响的时空区域,这是因为从过去光锥中的任何地方发射的光子可以到达我们的观察者。随着我们的观察者在时间向前移动,只要它的速度不超过光速,那么它的过去光锥最终应该包含整个宇宙(忽略宇宙膨胀)。也就是说,如果时间足够久,任何光子都还能追上观察者。