'宇宙給智慧生命所設立的界限——光速'

宇宙 三體 物理 通信 藍白色條紋君 2019-07-26
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上帝在賜給人類光明的同時,也給人類劃上了一道牆——光速,299792458m/s,成了宇宙中的速度極限。

在宏大的《三體》三部曲中,大量內容都與「光速」相關聯,而且作為硬科幻,這些內容絕不是憑空臆想。其中,「光錐之內是命運」特別耐人尋味。

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上帝在賜給人類光明的同時,也給人類劃上了一道牆——光速,299792458m/s,成了宇宙中的速度極限。

在宏大的《三體》三部曲中,大量內容都與「光速」相關聯,而且作為硬科幻,這些內容絕不是憑空臆想。其中,「光錐之內是命運」特別耐人尋味。

宇宙給智慧生命所設立的界限——光速

「光錐之內是命運」是三體中的金句之一,為廣大三體迷們津津樂道。很多讀者對這句話不明覺厲,反正聽起來就是屌。

實際上,這簡短的七個字,高度概括出了「光錐」的特性,更有一種「人類在宇宙面前無可奈何」的意味。要理解這句話,先得弄明白「光錐」為何物。光錐可以說是光速的產物,正因為光速的有限性,才形成了光錐。

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上帝在賜給人類光明的同時,也給人類劃上了一道牆——光速,299792458m/s,成了宇宙中的速度極限。

在宏大的《三體》三部曲中,大量內容都與「光速」相關聯,而且作為硬科幻,這些內容絕不是憑空臆想。其中,「光錐之內是命運」特別耐人尋味。

宇宙給智慧生命所設立的界限——光速

「光錐之內是命運」是三體中的金句之一,為廣大三體迷們津津樂道。很多讀者對這句話不明覺厲,反正聽起來就是屌。

實際上,這簡短的七個字,高度概括出了「光錐」的特性,更有一種「人類在宇宙面前無可奈何」的意味。要理解這句話,先得弄明白「光錐」為何物。光錐可以說是光速的產物,正因為光速的有限性,才形成了光錐。

宇宙給智慧生命所設立的界限——光速

如上圖:以事件發生點為原點,以x軸和y軸為空間軸(用以描述空間中的任意一點),以z軸為時間軸,建立一個空間-時間座標系。ps:突然有種重回高中解析立體幾何的趕腳。

實際上,該事件在某一時刻「t1」所能影響到的空間範圍是特定的——以「ct1」(光速與時間的乘積)為半徑的球面,而這個球面在這個空間-時間座標系上表現為一個圓。這是因為在空間-時間座標系中僅用了兩個維度來描述三維的空間。

從原點事件出發,在時間軸沿著「將來」和「過去」兩個方向,將這一系列半徑漸增的圓堆積起來,就形成了兩個圓錐體,這便是光錐。其中,沿著「將來」方向的叫做該事件的「將來光錐」,沿著「過去」方向的叫做該事件的「過去光錐」。顯然,只有在光錐之內的「事件點」才可能與「原點事件」發生物理意義上的因果關係,而在光錐之外的任何「事件點」是不可能與「原點事件」發生物理意義上的因果關係的。

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上帝在賜給人類光明的同時,也給人類劃上了一道牆——光速,299792458m/s,成了宇宙中的速度極限。

在宏大的《三體》三部曲中,大量內容都與「光速」相關聯,而且作為硬科幻,這些內容絕不是憑空臆想。其中,「光錐之內是命運」特別耐人尋味。

宇宙給智慧生命所設立的界限——光速

「光錐之內是命運」是三體中的金句之一,為廣大三體迷們津津樂道。很多讀者對這句話不明覺厲,反正聽起來就是屌。

實際上,這簡短的七個字,高度概括出了「光錐」的特性,更有一種「人類在宇宙面前無可奈何」的意味。要理解這句話,先得弄明白「光錐」為何物。光錐可以說是光速的產物,正因為光速的有限性,才形成了光錐。

宇宙給智慧生命所設立的界限——光速

如上圖:以事件發生點為原點,以x軸和y軸為空間軸(用以描述空間中的任意一點),以z軸為時間軸,建立一個空間-時間座標系。ps:突然有種重回高中解析立體幾何的趕腳。

實際上,該事件在某一時刻「t1」所能影響到的空間範圍是特定的——以「ct1」(光速與時間的乘積)為半徑的球面,而這個球面在這個空間-時間座標系上表現為一個圓。這是因為在空間-時間座標系中僅用了兩個維度來描述三維的空間。

從原點事件出發,在時間軸沿著「將來」和「過去」兩個方向,將這一系列半徑漸增的圓堆積起來,就形成了兩個圓錐體,這便是光錐。其中,沿著「將來」方向的叫做該事件的「將來光錐」,沿著「過去」方向的叫做該事件的「過去光錐」。顯然,只有在光錐之內的「事件點」才可能與「原點事件」發生物理意義上的因果關係,而在光錐之外的任何「事件點」是不可能與「原點事件」發生物理意義上的因果關係的。

宇宙給智慧生命所設立的界限——光速

換句話說,現在發生的事件,只會對其「將來光錐」內的事件產生影響;也只有「過去光錐」內的事件才能影響到現在,而「過去光錐」之外的事件由於受到光速的限制無法對現在產生影響。

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上帝在賜給人類光明的同時,也給人類劃上了一道牆——光速,299792458m/s,成了宇宙中的速度極限。

在宏大的《三體》三部曲中,大量內容都與「光速」相關聯,而且作為硬科幻,這些內容絕不是憑空臆想。其中,「光錐之內是命運」特別耐人尋味。

宇宙給智慧生命所設立的界限——光速

「光錐之內是命運」是三體中的金句之一,為廣大三體迷們津津樂道。很多讀者對這句話不明覺厲,反正聽起來就是屌。

實際上,這簡短的七個字,高度概括出了「光錐」的特性,更有一種「人類在宇宙面前無可奈何」的意味。要理解這句話,先得弄明白「光錐」為何物。光錐可以說是光速的產物,正因為光速的有限性,才形成了光錐。

宇宙給智慧生命所設立的界限——光速

如上圖:以事件發生點為原點,以x軸和y軸為空間軸(用以描述空間中的任意一點),以z軸為時間軸,建立一個空間-時間座標系。ps:突然有種重回高中解析立體幾何的趕腳。

實際上,該事件在某一時刻「t1」所能影響到的空間範圍是特定的——以「ct1」(光速與時間的乘積)為半徑的球面,而這個球面在這個空間-時間座標系上表現為一個圓。這是因為在空間-時間座標系中僅用了兩個維度來描述三維的空間。

從原點事件出發,在時間軸沿著「將來」和「過去」兩個方向,將這一系列半徑漸增的圓堆積起來,就形成了兩個圓錐體,這便是光錐。其中,沿著「將來」方向的叫做該事件的「將來光錐」,沿著「過去」方向的叫做該事件的「過去光錐」。顯然,只有在光錐之內的「事件點」才可能與「原點事件」發生物理意義上的因果關係,而在光錐之外的任何「事件點」是不可能與「原點事件」發生物理意義上的因果關係的。

宇宙給智慧生命所設立的界限——光速

換句話說,現在發生的事件,只會對其「將來光錐」內的事件產生影響;也只有「過去光錐」內的事件才能影響到現在,而「過去光錐」之外的事件由於受到光速的限制無法對現在產生影響。

宇宙給智慧生命所設立的界限——光速

從「宿命論」的角度來說,我們的現狀是「過去光錐」影響下的產物,而過去的事情已經發生了,我們無可奈何。這就是所謂的「光錐之內是命運」!

有意思的是,在《三體》中,光錐並沒有成為絕對的限制——「智子」通過「量子通信」技術實現瞬時通信,從而能將光錐之內的事傳遞到光錐之外,也能在光錐之外看到光錐之內的事。以下是原著中一段耐人尋味的對話:

"光的傳播沿時間軸呈錐狀,物理學家們稱為光錐,光錐之外的人不可能瞭解光錐內部發生的事件。想想現在,誰知道宇宙中有多少重大事件的信息正在以光速向我們飛來,有些可能已經飛了上億年,但我們仍在這些事件的光錐之外。"

"光錐之內就是命運。"

林格略一思考,讚賞地衝斐茲羅連連點頭,"將軍,這個比喻很好!"

"可是智子就能在光錐之外看到錐內發生的事。"

"所以智子改變了命運。"斐茲羅感慨地說。

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上帝在賜給人類光明的同時,也給人類劃上了一道牆——光速,299792458m/s,成了宇宙中的速度極限。

在宏大的《三體》三部曲中,大量內容都與「光速」相關聯,而且作為硬科幻,這些內容絕不是憑空臆想。其中,「光錐之內是命運」特別耐人尋味。

宇宙給智慧生命所設立的界限——光速

「光錐之內是命運」是三體中的金句之一,為廣大三體迷們津津樂道。很多讀者對這句話不明覺厲,反正聽起來就是屌。

實際上,這簡短的七個字,高度概括出了「光錐」的特性,更有一種「人類在宇宙面前無可奈何」的意味。要理解這句話,先得弄明白「光錐」為何物。光錐可以說是光速的產物,正因為光速的有限性,才形成了光錐。

宇宙給智慧生命所設立的界限——光速

如上圖:以事件發生點為原點,以x軸和y軸為空間軸(用以描述空間中的任意一點),以z軸為時間軸,建立一個空間-時間座標系。ps:突然有種重回高中解析立體幾何的趕腳。

實際上,該事件在某一時刻「t1」所能影響到的空間範圍是特定的——以「ct1」(光速與時間的乘積)為半徑的球面,而這個球面在這個空間-時間座標系上表現為一個圓。這是因為在空間-時間座標系中僅用了兩個維度來描述三維的空間。

從原點事件出發,在時間軸沿著「將來」和「過去」兩個方向,將這一系列半徑漸增的圓堆積起來,就形成了兩個圓錐體,這便是光錐。其中,沿著「將來」方向的叫做該事件的「將來光錐」,沿著「過去」方向的叫做該事件的「過去光錐」。顯然,只有在光錐之內的「事件點」才可能與「原點事件」發生物理意義上的因果關係,而在光錐之外的任何「事件點」是不可能與「原點事件」發生物理意義上的因果關係的。

宇宙給智慧生命所設立的界限——光速

換句話說,現在發生的事件,只會對其「將來光錐」內的事件產生影響;也只有「過去光錐」內的事件才能影響到現在,而「過去光錐」之外的事件由於受到光速的限制無法對現在產生影響。

宇宙給智慧生命所設立的界限——光速

從「宿命論」的角度來說,我們的現狀是「過去光錐」影響下的產物,而過去的事情已經發生了,我們無可奈何。這就是所謂的「光錐之內是命運」!

有意思的是,在《三體》中,光錐並沒有成為絕對的限制——「智子」通過「量子通信」技術實現瞬時通信,從而能將光錐之內的事傳遞到光錐之外,也能在光錐之外看到光錐之內的事。以下是原著中一段耐人尋味的對話:

"光的傳播沿時間軸呈錐狀,物理學家們稱為光錐,光錐之外的人不可能瞭解光錐內部發生的事件。想想現在,誰知道宇宙中有多少重大事件的信息正在以光速向我們飛來,有些可能已經飛了上億年,但我們仍在這些事件的光錐之外。"

"光錐之內就是命運。"

林格略一思考,讚賞地衝斐茲羅連連點頭,"將軍,這個比喻很好!"

"可是智子就能在光錐之外看到錐內發生的事。"

"所以智子改變了命運。"斐茲羅感慨地說。

宇宙給智慧生命所設立的界限——光速

或許某一天,我們也能跳出光錐之外,發現上帝正向我們微笑!

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