光速下时间会停止，是不是坐在光速飞船里的人就不会老了？

Answer 1

如果人以光速飞行就不会老吗？这是一个关于时间的相对性的问题，所以讨论这样的问题我们要用到产生时间相对性问题的一个科学理论—— 相对论 。

相对论是德国+瑞士（双国籍）物理学家爱因斯坦在1905年首先提出的，当然，当时并不叫相对论，他那一年刚刚哲学（即我们的物理学）博士毕业，发表了包括博士论文在内的五篇重要论文， 其中一篇《论运动物体的电动力学》提出时间和空间是具有相对性的，以此来解释麦克斯韦方程组中导出的一个结论：光速与参考系无关。这一篇就是我们所说的建立人类全新时空观的物理理论——狭义相对论。

同年他发表了另一篇关于狭义相对论的重要论文：《物体的惯性跟它所含的能量有关吗？》，在这篇论文中他给出了著名的质能方程：E=mc^2。但讨论时间相对性的问题我们其实只需要第一篇（《论运动物体的电动力学》）。

在这篇论文提出的划时代的物理理论里，爱因斯坦指出 时间 和 空间 并不是绝对的，它们是相对的，在不同的惯性参照系下看到的时间和空间是不一样的。但他同时指出：它们作为一个整体的 时空 是绝对的。

很多刚听到相对论的人都有种误解，以为相对论说一切都是相对的，但其实相对论的核心里就有几个核心的绝对概念，比如时空是绝对的，光速也是绝对的。 但误解一旦产生就很难消除，以致他的新理论被赋予了“相对”的名字，称为 狭义相对论 ，对此爱因斯坦的内心是拒绝的……

但其实用什么样的一个名字不重要，懂的人自然懂，不懂的人你换个名字他还是不懂……

回到正题， 爱因斯坦在狭义相对论中提出，时间和空间都是相对的，不同的参照系下测量到的时间和空间长度会存在差异。对于一个静止的参考系上的观察者（比如地球上的人）而言，一个高速运动的物体（比如高速飞船）所在的参考系的时间间隔会变长，空间长度会缩短。我们现在称这种效应为钟慢效应（或称时间膨胀效应）和尺缩效应（或称空间收缩效应）。

那么我们现在可以来回答当人以光速运动会不会长生不老的问题了，按照时间膨胀效应的推论，当运动速度趋近于光速，时间会变得越来越慢（时间间隔越来越大），推论下去当运动速度达到光速，时间就停止了，时间停止了不就长生不老了吗？没错，在地球人看来，光速运动的人确实是长生不老了，因为时间定格了（时间间隔无穷大）。

然而，这是“在地球人看来”，很显然，在狭义相对论下这是相对的，地球人看来高速运动的人时间慢了，但高速运动的人自己可不这么认为，在高速运动的人看来自己的时间是正常的，倒是外界的时间会变慢了。这就是著名的双生子佯谬问题，这个现象告诉我们，在观察者（无论是地球观察者还是高速运动的观察者）自身所在的参照系看来，时间是正常“流逝”的。

那么对于光速运动的人自己呢？答案是：没有这种参照系……这是狭义相对论的一个结论：光速不能作为参照系。

其实你很容易能明白为什么，对于一个时间静止的参照系，它上面即使有观察者也无法做出任何观察行为，因为他没有时间观察……

这就很尴尬了，不是说高速运动的人觉得自己的时间都很正常吗？怎么一到达光速就突然变了呢？这就要提到爱因斯坦的第二篇狭义相对论论文了。

钟慢效应和尺缩效应是在光速不变原理基础上推导出来的，也就是说它们成立的基础就是 光速不变 。 所谓光速不变就是真空中的光速在所有的惯性参照系下测量都是一样一样的，并不会随光源或观察者的运动而改变。也就是说它不会叠加任何物体的运动速度，这很容易就让人想到它是运动速度的极限，因此，运动物体无论怎样加速，它都不可能超过光速。

在得到上面时间膨胀和空间收缩的相对论效应后，爱因斯坦在他的第二篇相对论论文中，根据光速极限的前提发现当物体加速到接近光速时，无论如何给它提供能量继续加速，它都无法超过光速。那么问题来了， 根据动能定理，当输入能量对物体进行持续加速，物体的动能理应持续增加，但由于光速极限的限制，物体的运动速度无法同步增加，这导致能量输入与动能也无法继续同步增加，输入的能量没有产生相应的动能，那么输入的能量去哪儿了？

最终爱因斯坦通过与 时间膨胀 和 空间收缩 同样的方式推导出第三个相对论效应—— 质量膨胀 。他指出 当运动物体被加速到趋近光速，它相对于静止观察者质量会增加，所增加的质量就是前面加速过程中丢失的能量！这样爱因斯坦无意中发现一个宇宙的奥秘——质量=能量，这就是他的狭义相对论里最伟大的发现——质能关系！

根据质量膨胀效应，当运动物体被加速到趋近光速，它的相对质量会越来越大，无论以何种方式对其继续加速都变得越来越困难，按照理论和数学推论，当达到光速，其相对质量将变得无穷大，这显然是不可能的，因为即使我们找来全宇宙的能量，它都是一个有限的值，而并非无穷大……因此很显然，有静止质量的运动物体是没有可能通过加速达到光速的，也就是说通过加速的光速参照系不会出现。

有质量的高速运动物体与光速之间永远隔着一道无可跨越的鸿沟！

在地球看来，当人无限接近光速运动，他的时间就会趋近于停止，那么他对于我们来说就已经是长生不老了。但是对于无限接近光速运动中的人而言，他所经过的时间没有任何变化，在他看了，一秒钟依然是一秒钟，一天依然是一天，一年依然是一年，只不过在他看来，可能宇宙就不是诞生138亿年了……

但是他的速度永远无法达到光速，他的时间永远无法达到停止，因此在他自己看来，他永远不会长生不老……

在前面 结论 里我提到 “在他看来，可能宇宙就不是诞生138亿年了” 的时候忽然想起。由于时间的相对性，按照狭义相对论， 在无限接近光速导致时间膨胀的人看来，宇宙可能诞生不久，因为在他看来，整个宇宙比地球所看到的小（尺缩效应）……如果他运动得足够快，可能看起来宇宙诞生还不到十年，很可能比他自己所知道的自己的年龄还小……一个在宇宙诞生前就出生了的人出现了……