在光速飞船中,人还可以和地面观测者通无线电话吗?
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发布时间：2022-05-14 05:41
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时间：2023-10-03 22:57
光速是我们这个世界迄今认识到的最高速度，没有比光速更高的速度了，在真空中传播的速度为每秒约30万公里。
你与某人的通话距离当然就很重要了，比如你如果是在月球与某人通话，月球距离地球平均约38.4万公里，是光速1秒多点的距离，因此你与他通话就有1秒多钟的延滞，你在地球说一句话，你月球那位“某人”要1秒钟后才能够听到。
而如果你的那位“某人”在太阳系最远的行星海王星上，那里距离我们约45亿公里，光速需要走15000秒，也就是约4.17个小时。
你在地球上说一句话，你哪位“某人”要过4个多小时才能够听到，在等他或她回话，就要8个多小的等候了。
现在问题是你提出个突然以光速运行，是朝着你那位“某人”运行呢？还是背着那位某人运行呢？或者是既不背着又不向着，而是横着运行呢？
在给出答案之前，我想先说说声波的性质。
声波有频率，就是每秒钟震动的次数。根据频率不同，分为次声波、可闻声波、超声波。
人能够听到的声波为可闻声波，频率在20Hz~20000Hz之间。20Hz以下频率称为次声波，20000Hz以上频率为超声波。次声波和超声波人是听不到的。
声波还有波长，波长计算公式为：λ=c/f
就是波长λ等于波速c除以频率。
人对声波频率感知范围为20Hz~20000Hz之间，声音在空气中的传播速度约340米/秒，这样得出人感知的声波等于λ=340/20~20000=17m~0.017m。
也就是说人说话或者能够听到的声音波长在17米到0.017米之间，我们取一个10米波长值来作为你和“某人”打电话的声音，那么你突然以光速离开或者靠近或者横着移动会是一个什么效果呢？
这里我们要了解一下生波的多普勒效应。
声波的多普勒效应早在1842年，就由奥地利物理学家及数学家克里斯琴·约翰·多普勒提出，并被验证，因此，这个效应就以其名字命名。
我们在生活中常常可以体验声波的多普勒效应：当一列火车或汽车鸣笛向你开过来时，你听到的声音会变高；而离你而去时，听到的声音就变低。
这是因为声波在运动中频率会发生变化，即波在波源向观察者移动接近时，接受频率会变高；而波源远离时，接受频率会变低。观察者也就是接听者移动也是一样的结论。
波源或者观察者移动速度与频率的关系表达式为：f=（u+v）/λ或f=（u-v）/λ
式中，f为接收到的频率（Hz），u为波速（m），v为观察者或波源移动速度（m），λ为原有波源波长。
后来人们发现各种波都具有多普勒效应，电磁波也不例外。
我们现在使用的手机也是如此，当向基站移动时，频率变高，反之频率变低。因此在远距离通信以及高速移动物体通信时，必须考虑多普勒效应影响。
如人类发射到太空的各种探测器和卫星，都需要根据多普勒效应予以调整，地面基站才能够接收到清晰的信号。
光波也有多普勒效应，但光波的频率变化是通过眼睛观测而不是耳朵听到的，因此表现出来的是颜色变化，科学家们观测远方的恒星，如果像我们运动，看到的谱线就是想紫光方向移动，称为蓝移；如果远离我们而去，则谱线向红光方向移动，称为红移。
宇宙在膨胀就是根据星光普遍红移确定的。
下面我们来说说在光速移动状态下，通话会发生什么情况。
根据题意突然以光速运行的假设，可能会有三个结果，即向声源靠近，也可以认为向接听者靠近，接听者所能听到的声音频率为：
根据f=（u+v）/λ公式计算：
f=(340+300000000)/10=30000034Hz
这个频率是30MHz，也就是每秒震动3000万次，是超高频率的超声波；而且根据波长公式，这种频率声波波长只有0.0000113米了。
根据前面交代的人类能够听到声波频率和波长，这种频率和波长的声音人是无法听到的。
那么如果声源以光速远离呢？
根据f=（u-v）/λ公式计算：
（340-300000000）/10=-29999966Hz
声波在20Hz以下就叫次声波，是人无法听到的，次声波最小的频率就是大于0到20Hz之间，这里的计算结果为负，而且负得很多，就是次声波也做不成了。
这种声音是不存在的，也就是没有声音，怎么能够给听到呢？
那么以光速横移呢？离开的速度就可能不是光速了，但快慢要看平移的角度，但这个速度也减不了多少，除非你距离“某人”有1光年距离，才可能对离开的速度有较大影响。
现在我们假定按一半光速来计算，看看多普勒效应是什么结果。
（340+150000000）/10=15000034Hz
（340-150000000）/10=-14999966Hz
得出的结果也不是人能够听到的。
因此即便按照这种经典的理论，在光速离开或者接近声源时，你根本就无法与“某人”通话，也无法听到他的回声。除非接听者不是人。
当然这些在光速面前都是扯淡，如果光速离开，电波与光速同步，是追不上的，声音永远也无法到达你的耳膜。
现在来说说突然光速运行假设不成立的理由。
爱因斯坦狭义相对论认为，任何有静质量的物体都无法达到光速，别说一艘飞船和乘员，就是一只蚂蚁，一个质子和电子也不行。
100年来科学家们通过各种观测发现和实验，已经无数次的证明了这个理论的正确。
在大型加速器里，人们用巨大的能量加速微小的质子或者各种粒子，再大的能量也只能使质子或粒子束接近光速，而无法达到光速。
而且越接近光速能量和质量越趋于无限大。这就证明了爱因斯坦关于物质达到光速，动质量将达到无穷大的论断。
无穷大是什么意思？就是一个质子要达到光速，动用全宇宙的能量也做不到，因为宇宙质量和能量都不是无穷的。
这就是一个悖论。
光速*表达式为：E = mc^2/sqrt(1 - v^2/c^2)
这个公式表达的是，静止质量为m的粒子以速度v运动时所需的能量。
从中，我们可以得出，速度越高所需能量越大，当v趋近于光速c时，能量趋于无穷大。
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时间：2023-10-03 22:58
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时间：2023-10-03 22:59
