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当物体接近光速运动时,时间膨胀效应变得极其显著。图中显示了洛伦兹因子随速度变化的关系。当速度接近光速时,洛伦兹因子趋于无穷大,这意味着时间膨胀效应无限增强。
时间膨胀公式描述了运动物体的时间如何相对于静止观察者变慢。当物体以速度v运动时,其固有时间t与静止观察者测量的时间t'之间存在这样的关系。图中显示了两个时钟,静止时钟走得快,而运动时钟由于时间膨胀效应走得慢。
当物体的速度达到光速时,时间膨胀公式中的分母变为零,导致静止观察者测量的时间趋于无穷大。这意味着对于以光速运动的物体,其固有时间完全停止。图中显示当速度接近光速时,时间膨胀效应急剧增强,在光速处达到无穷大。
对于光子这样以光速运动的粒子,情况更加特殊。光子从发射到被探测器接收,无论在我们看来经历了多长时间,对光子自身而言时间始终为零。这意味着光子的整个旅程在其自身参考系中是瞬间完成的,即使光可能穿越了数百万光年的距离。
总结一下,对于以光速运动的物体,时间是完全停止的。这是爱因斯坦狭义相对论的重要结论。有质量的物体永远无法达到光速,只有光子等无质量粒子才能以光速运动。对这些粒子而言,无论旅程多么遥远,在它们自身的参考系中都是瞬间完成的。这深刻揭示了时间和空间的相对性本质。