如何直觀地感受光速?

對於光速一直沒有很好的認識。能否在現實的條件下,闡述在光速或無窮接近光速時的快慢過程?以及是否有有價值的比照對象來對比描述光速的「快」?如中微子。


玩美服遊戲 (我是玩的lol :P),不管你是幾百兆寬頻還是開了多麼高端的加速器,延遲都偏高。

因為你的數據傳到美國的伺服器,反饋的數據再傳回來,大約要走一個地球周長(算上光纖繞路和光在光纖中的全反射可能不止) 。而光每秒只能繞地球七圈半。

也就是說不考慮別的,就光速的限制你就得有1/7.5s 大約130毫秒的延遲。

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評論里突然討論起了量子通信會不會受光速制約,正好之前感興趣查過,在這提一下(只是與其是否受光速制約的相關知識,具體原理望專業人士指教):

1.量子糾纏本身是超距作用,是瞬時的,因為處於量子糾纏狀態的兩個粒子並沒有移動 所以不違反相對論。

2.現在我們無法去人為的改變一個粒子的狀態,量子通信所利用的僅僅是兩個處於糾纏狀態的粒子處於相同的隨即狀態。

所以更好的方法是把這兩個處於量子糾纏狀態的粒子的隨即狀態作為一個密鑰,來加密通過傳統方式傳遞的信息(當然你也可以理解成是用糾纏的狀態傳遞信息,然後用傳統方式傳遞一個設計好的密鑰使其解密後正好是要傳遞的信息,而這樣聽起來顯然更酷炫)。所以現在的量子通信依然受光速制約。

3.對粒子的觀測會破壞粒子的糾纏狀態,所以是一次性的,這使得持續通信變得麻煩,但是也從原理上保證了它的安全性(即你只能一次讀出這個密鑰)。


占坑,謝邀,等我找個電腦來答

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我先嘗試著填一填這個坑。

眾所周知,真空中光速是 c=299792458米/秒,那麼為什麼要加上「真空中」這個前綴呢?因為在介質中,光子會被介質吸收/放出,從而間接增加了宏觀上光從一點到另一點的時間,但是在微觀上,光子的速度是不變的。

也就是說,光在任何時候,任何地點,任何參考系下,速度都不變。

因為,光速在速度這個話題里,相當於所有物體的極限速度,類似於數學中的無窮大(∞),那麼即便你換了參考系,無窮大加上或減去參考系的速度值,不也還是無窮大么?

所以,光速在任何參考系下,都不變。

那麼再來說說題主的問題。

題主要的是「感受」光速,這個「感受」裡面,一個是「感」一個是"受"。

哈哈,正經點。

先說這個「感」,按我們人類器官的能力啊,也就感受感受個宏觀。

牛頓運動體

1、人要是按光速奔跑,1秒鐘大約能繞地球赤道跑7.5圈。「杯裝奶茶開創者,連續六年銷量領先。一年賣出七億多杯,連起來可繞地球兩圈」!也就是說,一秒鐘可以跑完香飄飄奶茶3.25年賣出去的杯子連成的跑道。

2、地球繞太陽運行軌道是個橢圓,最遠距離為1.521億千米,最近距離為1.471億千米,一般取其平均數為1.5X10^8千米,拿距離除以光速就是光線從太陽到地球的時間,8分鐘還多一點呢。也就是說,太陽要是突然熄滅了,我們要8分鐘之後才能知道,然後大家就看到天瞬間黑掉,沒有任何預兆——光錐之內就是命運,光錐之外就是虛無。

相對論運動體系

1、假設AB兩個星球相距1光年,如果你的飛船速度越快,那麼到達的時間也就越短。同時,如果速度特別大,你就會發現兩地間的距離變短了。如果你的速度達到了光速,那麼兩地就相當於一個點,瞬間就到。愛因斯坦認為光速是宇宙速度的極限,是速度界的無窮大,高速運動會導致運動者時間變慢,空間發生變化。這兩方面因素共同作用(速度大所以到達目的地所用時間變短,速度大運動者時間變慢),對於運動者來說,他就會感覺到兩個地方的距離變小了。

2,、關於光速運動起來看到的景象,我覺得樓上有位答主回答的很好了,我就不重複了。

3、愛因斯坦認為,速度越大質量越大。當你以光速運動時,根據相對論的方程,你此時的質量是無限大,所以你動力再大也不能再獲得加速度。這也是對物體不能超光速的一個解釋。所以這個時候,咳咳,你會感覺到你無法動彈,身上好沉好沉。

那麼我一直在想,這個時候自身引力會不會變大(因為質量變大了)?速度變到一定程度,人就坍縮了?成為了一個黑洞?

下面進入腦洞階段:

1、有關六脈神劍

影視作品中的六脈神劍都像是光束武器,但是居然能躲,看來六脈神劍並非光速運動的。而書上介紹說,六脈神劍是一種「氣」,就是將內力發出去,用能量傷人。

2、高達中的光束槍

光槍的原理是將米諾夫斯基粒子壓縮到臨界點轉變為米加粒子,然後在以光束的形式發射出去。所以其實光束槍就是離子束槍,用的是粒子攜帶的能量傷人。

所以~~~也能躲。

3、獅子座的閃電光速拳

實為翻譯錯誤 應為閃電光束拳(Lightning Bolt) 招式中帶有電屬性,又譯為雷霆電擊(台版)。所以,應該是出拳速度快,聖衣與空氣摩擦將空氣分子電離並且摩擦起電,於是攜帶一定電量將拳打出去,同時拳頭上的電荷也因有了速度形成電流,擊穿空氣電死對手(腦洞腦洞)。

哈哈,就先扯到這裡。


直觀的感受光速,最簡單的辦法是親自動手去測嘛!

裝置圖如下,靈魂畫師一波

現在比19世紀剛用這種方法測光速的時候更好的地方是有激光,光路調節更容易了。原理很簡單,齒輪不動的時候光從同一個齒縫裡射出和返回,齒輪開始旋轉之後,光返回時齒縫轉過了一定角度就擋住了光,但是繼續增加轉速,光返回的時候恰好第二個齒縫轉過來,就又可以看到光了,知道此時的齒輪轉速和幾何數值,知道光源和鏡子之間的距離,就可以算出光速啦!

不過這種方法需要很長的距離(幾十km)才能降低誤差,不如微波爐法測光速來得方便,但是直觀感受光在這段距離內傳來傳去的時間和速度,還是這方法最好啦!


直觀?題主的意思就是看到:光子(photon)從A點運動到B點唄?

哥,你有福了!MIT的科學家們開發了每秒一萬億幀的高速攝像機,終於可以看到光子運動的「慢動作」啦(其實我們只是看到了光子路過的效應,我們不能直接觀察光子----你可以把下圖的「光段」理解為一種「光斑」):

https://www.youtube.com/watch?v=EtsXgODHMWk

Trillion-frame-per-second video

要是哥,你想要看以光速運行在時空中的景象。哎,我很為難吶!因為廣義相對論禁止了我們(有質量的物質)運行速度達到光速。但是,我們可以預測:

事實是,你啥都看不了,因為在你接近光速的過程中,時間被緩慢地凍結了,你的慣性坐標系裡面的時間會過得越來越慢,如果最後你達到了光速,時間這個概念就不存在了,所以也沒有什麼「看見」可言---畢竟沒有「時間概念」,所有的活動都消失了。不是不想看,是真的「沒時間」看吶(有同學問接近光速是不是可以延緩衰老。額。。。從別人的慣性坐標系看,是的,你個老不死的!足夠接近光速並且不減速的話,你甚至能活到宇宙的末日。但是對於你自己的慣性坐標系,你該活多少年還是多少年,接近光速不能讓時空中滲透膠原蛋白延年益壽、美容養顏)

假如我們忽略這個效應呢?或者說不達到光速,只是很接近呢?下面給出了一個很有意思的模擬:

http://jila.colorado.edu/~ajsh/insidebh/4dperspective.html

有幾個效應需要考慮:

畸變:根據廣義相對論,你眼前的景物會被壓縮,後腦勺的景物會被拉伸。所以一開始,你將不會感到你在接近你的目的地,而是遠離了!因為你的視場擴大了,最後,整個360°視場都在你的正前方;

色譜移動:你前端視野中的物體光譜會藍移,後端會紅移,到接近光速的時候,他們都會變得「不可見」---不僅僅是對於肉眼不可見,是理論上不可被測量;

亮度變化:前端物體變亮,後端物體變暗;

時間變化:前端的景物時間流逝變快了,後端景物時間流逝變慢。


樓主距敵塔有20s的路程,且樓主有30ms的延遲,那麼無論樓主開何種掛閃現至敵塔下,速度不可能大於20s的路程/30ms……這就是臨界速度,也就是光速不可跨越……



其實在四維時空里,你是以光速在測地線軌跡上運動的,速度不增不減,四維空間每一維上的速度分量加起來一定恆等於光速。靜止物體空間三維速度分量為零,速度分量集中在時間維,所以物體以光速在時間維上運動。而運動的物體在空間三維速度不為零,所以時間維上的速度分量必須減小使得總速度不變。表現就是物體運動越快,自身時間流逝越慢。因此如果你在三維空間達到了光速,那麼你在時間維速度分量就只能歸零,正如頂樓愛小臭所說你根本沒有時間來體驗你的感覺。

題主一定要體驗光速,那麼只要躺著不動,安靜地做個美男子,你在時間維上的就是以光速前進的,帥得誰也追不上。


打雷閃電呀


根據你目前在空間中的速度,你在時間之中的速度大約接近光速,也許你的手錶滴答滴答就是光速最直觀的感受啦


謝邀。

用眼睛的話,哈哈,你是永遠也感受不到光速的。要想直接的感受它,你還得用腦。光行差就是一個很好的例子。


每月初發工資的時候。。。。


找一條光路(光線要粗,要亮),垂直於光路,離地遠點,在空間中撒一些塵埃。你會看到…………一個進度條。


關燈,開燈。

……

……

……

……

……

……

……

――――

好吧我是來抖機靈的:P


打個跨洋國際長途,或玩個美服。


你可以理解為 :在地面上光從一個地點到另一個地點不需要時間。


請關注本台記者在前方發回的報道,,,,,過了好久那個記者終於動了!


直接看時鐘就能感受到光速了。

根據廣義相對論,我們所處的時空中,任何物體都是在以光速運動。

空間和時間是可以相互轉換的,且守恆。

比如光子在空間上的速度是光速,但在時間上的速度是零;

而哪怕是一個絕對靜止的物體,它在空間上的速度是零,但在時間上的速度是光速。

所以我們所有人在時間坐標軸上都是以接近光速運動。(我們在空間上的速度還不是零,所以在時間分量上只能接近光速而達不到光速)


有一次在微博上看一個法國留學生的直播節目,她一直在看著屏幕,我給她發一條消息,她要過三四秒才能看到


眨眼!


1984年實驗,介質中光速為13m/s


光速與參考系無關


補充以及延伸一下一些題主關於網路延遲的回答。可能有點文不對題。

不論是電流還是光纖還是電磁波(本質上還是光),傳播速度的極限速度都是光速。

所以,如今,在互聯網中,乃至於整個人類,指令或者信息流傳遞速度的極限,是光速。

而所謂的網路延遲,即信息或指令發送與接收之間的時間差,是由網路間中轉設備的處理時間與信息傳播的時間差共同組成的。因此,我們和美服之間死活都有130ms以上的時間差……

這還不算恐怖的,譬如月球車、火星車以及旅行者號等等宇航設備,和地面的控制中心之間,都有幾秒,到幾分鐘的延遲。距離越遠,實時遙控越困難,基本上都是預先設置好工作進程發過去然後再執行的。

再想遠一點,假如人類可以實現星際航行的話,就不得不面臨著光速恆定所帶來的實時通訊上的困難,假如沒辦法解決這個的話,人類又將回到類似於古代通訊困難,發個訊息要幾個月的尷尬局面。

所以我們來玩量子糾纏吧!

https://zh.wikipedia.org/zh-cn/%E9%87%8F%E5%AD%90%E7%BA%8F%E7%B5%90


不是說坐飛機從中國到美國手錶的時間會相差兩秒嗎?而這兩秒的差距就是光速造成的,很直觀吧。。。。


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