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第2章 第二章 自然系列一

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为地球的世界线,同理也可以画出距离地球4点22光年外的比邻星的世界线(假设比邻星相对地球静止),综上可发现,相对我们静止的物体的世界线平行于时间轴。

运动物体在时空图中的情况,首先光子的世界线是一条沿着45度角上升的斜线,将光子的世界线叫类光线,由于光可以向任何方向传播,因此它的世界线正好形成了一个光锥,相比之下,低于光速运动的物体的世界线在类光线的上方,超光速运动的物体的世界线位于类光线的下方,由于任何信息的传递速度不能超过光速,因此就只能访问处于光锥之内的时空点,对于光锥之外的时空点无能为力,注意,时间轴和空间轴未必是垂直的关系,在常见的坐标系中X和Y轴一定是垂直关系,但由于时空图是在欧式几何空间中绘制了闵氏几何坐标系,将时间轴沿着类光线翻转即可得到空间轴,比如,一艘低光速飞船的世界线沿着类光线翻转,即得到他感知的空间轴。

超光速为什么会违反因果律?如果宇宙某一区域发生了一次超新星爆炸,他的辐射以光速传播,所以他的世界线是一条平行于类光线的直线,地球和比邻星会先后看到这个超新星爆炸,如果地球有一套超光速通信系统,在地球看到爆炸后,立即通过超光速系统告知比邻星,比邻星会在看到超新星爆炸之前收到地球发送的警告信息。

现在回看一下整件事,将时间切片从图底部向上滑动,首先是发生了超新星爆炸,接下来是地球看到该事件,并向比邻星发送警告信息,然后是比邻星收到地球的警告信息,最后比邻星看到了超新星爆炸。

从这个事件发生的顺序来看,他并没有违反因果关系,如果加入一艘低于光速飞行的飞船时,会发生不同的情况,飞船的世界线沿着类光线对称翻转,即可得到他的空间轴,所以飞船上的人感知的时间轴和空间轴与我们不同,因为相对论指出在任何参考系中光速是恒定的,而要保持光速的恒定就需要弯曲时间和空间,用时间切片来看一下飞船上的人感知的事件顺序,首先是比邻星收到地球发出的警告信息,然后是超新星爆炸,接下来是地球看到超新星爆炸,并向比邻星发出警告,最后是比邻星看到超新星爆炸,这一过程显然违反了因果关系,地球还未发出警告信息,但比邻星就已经提前收到了地球发送的信息,你可能认为问题的根源在于相对论,而非超光速,但当将超光速系统从时空图中移除后,通过时间切片可以看到飞船感知的事件顺序是,超新星爆炸,地球观察到该事件,比邻星观察到该事件,这一过程没有违反


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