如果我是個光子,我看到的光是真空標準光速還是靜止?


光子的本徵時間不變化。

即你帶的表根本不走。

你本人也根本沒有時間感。

對這樣的參考系,任何與時間有關的測量都是無意義的。


這是很早之前,狹義相對論提出的時候,很多人質疑光速不變的一個理由:以光速行進的人,他去「觀察」光線,到底看到的是一束光,還是看到一個在震蕩的光子?如果是前者,似乎違背了前面的假設形成了二律悖反,如果是後者,又似乎違背了常識(因為從沒觀測到過靜止的光子)以及信息守恆。

實際上這個問題背後有非常深層次的含義。從狹義相對論自身來看,它有兩條基本假設:光速不變和物理規律在任何慣性系下形式不變。實際上兩條假設限定了,有質量物質,比如「人」,是無法加速到光速的(科幻迷們也別哭,這是狹義相對論,黑洞蟲洞什麼屬於廣義相對論,理論上,我說理論上有封閉的類時解)。因為一旦加速到光速就違背了物理規律的形式不變性。從數學上說,就是有質量物質,進行洛倫茲變換時,如果v趨向於c,會發生無窮大,也就是沒辦法轉變成一個相對自身靜止的慣性系,那麼就無法處理這個系統的動力學。

那麼對無質量物質呢?無質量物質可以以光速運動。但無質量物質和有質量物質,在自由度上是有區別的。無質量物質的整體自由度只有2個,而有質量物質的整體自由度有三個,多了一個沿運動方向的縱向自由度。這什麼意思?拋開數學,有縱向自由度,意味著總是可以找到一個慣性系,讓縱向方向的運動變成0,這個慣性系就是有質量粒子的相對靜止慣性系,而裡面的時間稱為這個系統的本徵時間。但是無質量粒子縱向自由度沒有,只有橫向自由度,也就是說,任何慣性系無需變換,都可以看成無質量粒子的相對靜止慣性系,又都可以看成都不是無質量粒子的相對靜止慣性系(這話有點繞,這個。。。解釋起來有點麻煩,還是談談人生吧,比如,我問你是個什麼樣的人,你說,你可以是任何人,好嘛,那也就可以這麼理解,你也可以不是任何人。。。),但無論怎麼提,既然任何慣性系的時間都可以用來給無質量粒子計時,那麼無質量粒子也就沒有「本徵時間」。沒有本徵時間,意味著對它來說,就沒有「時鐘」的概念,沒法進行計時,那就沒法進行觀測,因為分不清前後和因果律。

再深入談下去,實際上「看到」、「觀測」本身這個提法,是跟量子力學相關的。前面說到,有質量物質是無法加速到光速,也就沒有提主的問題。那麼這隻能在無質量物質上發生了,無質量物質,肯定不是宏觀物質(宏觀物質都帶質量),肯定是微觀粒子。對微觀粒子而言,「觀測」是需要定義的。什麼意思?你宏觀上,所謂「看到」,是光射入了你的眼睛,大腦處理成了直觀圖像,但在微觀上,根本沒有什麼眼睛大腦,所謂「觀測」,也都是間接的。微觀粒子的「觀測」就屬於量子力學範疇了。量子力學下的微觀粒子「觀測」,第一根據海森堡不確定性原理(之前被稱為」測不準原理「),其位置和動量無法同時精確測量,第二觀測系統本身會影響被觀測目標,第三觀測必須使用比觀測目標更加高能的粒子。那麼問題就來了,即使存在某個微觀粒子想」觀測「另外一個微觀粒子的提法(在物理上是沒有這種提法的,只有粒子相互作用),它該怎麼做?第一它要麼釋放一個比對方能量更高的粒子去」撞「它,要麼用自己去」撞「它。這好比,你在一個黑乎乎的屋裡,你想找到另外一個人,沒有手電筒等照明工具之類。你要麼地上撿個板磚砸過去,如果哪個方向傳來一聲」啊「的驚叫,哦,那個地方有人;你要麼自己橫衝直撞,撞到人了,發現,哦,原來是有人的。但兩種辦法都有問題,就是在觀測過程中,不僅對方的狀態變了,你的狀態也變了。所以對無質量微觀粒子而言,第一你看不到任何東西,因為」看「本身只是宏觀定義(換句話說你是個孤獨的無質量粒子,是瞎子聾子,也就沒有」光「的概念了),第二你要感知另外的光子,你只有與它發生相互作用,並且要「定義」你的觀測量才行。在微觀上無質量粒子並沒有」相對速度「的概念(對有質量粒子也很少用到這個概念,只在對撞機物理計算入射粒子相空間時會用到一點,但那時因為粒子能量太高,也近似把粒子速度看成光速c,實際上計算的也不是」相對速度「只是形式上看起來像,而只是一個係數而已),只有能量、動量、位置等物理可觀測量,這些物理可觀測量本身會隨著你的觀測發生變化(不確定性原理),因此即使有提主說的提法,但在微觀上並無法定義」精確測量「。

希望對你有所幫助。


無靜質量的粒子無法通過洛侖茲變換變換到靜止參考系。

詳見 A.Zee, QFT in a Nutshell,第 III 章第 4 節:

Gauge Invariance: A Photon Can Find No Rest


愛因斯坦上學的時候就好奇這個問題(當時還沒有光子的概念)。

在以光速運動的觀察者看,電磁波會不會變成原地振動的電磁場?這會導致慣性系與麥克斯韋方程組矛盾。

後來為了這個問題研究出了狹義相對論,論文標題叫做 論動體的電動力學 。


G od要求無靜止質量的粒子必須以c運動…

有靜止質量的粒子不可能以c運動…


以前曾經想過這個問題,

在時空中,越接近光速,你的時鐘就越會變慢,同時運動方向的尺縮也會越明顯。

當真正到達」光速「這個時空中的極限的時候,物體的時鐘會慢到0,同時運動方向的尺縮也會縮到0.

也就是說,在光子看來,就算經過無數的時間,它本身一絲時間都沒有經過,就算跑過無數的距離,對它來說一毫的距離都沒有移動。光子在自己看來只是單純的在而已。可是沒有時間經過,算不算得上存在都難說。

瞬間即永恆,虛無即無限,消滅即存在。

光,沒有其他,僅此而已。


首先,先反對部分答案,因為明明是個物理學問題,你們扯犢子說什麼「存在/不存在」、「永恆」、「無限」?

將樓主的問題重新複述下:對於一個光子而言,另外一個光子的速度是光速還是靜止?

答案是很明確的:是光速。因為光速與參考系無關,無論怎麼測量都是光速c。

至於為什麼需要重新表述一下樓主的問題,因為樓主的題設「如果我是個光子」是個無法成立的假設,因此在這個假設下的一切問題都沒有意義。


如果你是個光子,你是不能用尋常的鐘錶計時的,因為你從宇宙一頭跑到另外一頭,尋常鐘錶都是不動的,其他光當然仍然是光速,只不過你用尋常的鐘錶是沒法測出來的。

所有沿著你運動方向的距離都是尺索成無窮小的一片,有點像劉慈欣的降維度攻擊。


運動中的光子以自身作參照沒有時間本徵,不存在時間感,以逆向或不同向或感時間函數0和2間變化。而人自身體內客觀時間應該與正常人一般無二。


我們先把一個神奇的光子擬人化,都看到東西。

我認為要分兩種情況,

1、撲「面」而來,你能看到

2、與你不交叉的光,你看不到。

你只有看到或是看不到兩種狀態,感覺不到位置,速度,否則中間就還有其他東西來傳遞這些信息了。所以就沒有所謂的靜止,光柱。

以上純擬人化想像。


什麼也看不見,漆黑一片


對光子來說沒有時間和空間,即沒有宇宙,即它自己不存在


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