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從零開始加速至光速,所見的景象會有什麼樣的變化?

在很多人的想像里,接近光速看到的景象,應該是像下面這樣



從零開始加速至光速,所見的景象會有什麼樣的變化?


或者是這樣



從零開始加速至光速,所見的景象會有什麼樣的變化?



如果接近光速能夠看到這樣的景象,的確是挺美的,然而電影不是科學,導演不需要給大家科普真實的情況,那麼在接近光速的情況下,看到的場景究竟是什麼樣的呢?

在《三體-死神永生》中,有如下描寫:


「航向的前方,是銀河系的星海,這時已經變成了純藍色,真的讓人想起了海洋,後方,是二維太陽系,二維太陽系和行星都籠罩在如血的紅色中。


突然,宇宙發生了巨變,前方所有的行星都朝航向所指的方向聚集,彷彿這一半宇宙變成了一個黑色的大碗,群星都在向碗底滑落,很快在正前方聚成密密的一團,已經分辨不出單個星星,他們凝成一個光團,像一塊巨大的藍寶石發出璀璨的藍光。不時有零星的星星從光團中飛出,划過漆黑的空間快速向後飛去,他們的色彩不斷變化,從藍變成綠,再變成黃色,當它越過飛船後,則變成了紅色。在飛船的後方,二維太陽系和群星一起凝聚成紅色的一團,像在宇宙盡頭熊熊燃燒的大火。」


第一個場景,是在沒有相對論效應的情況下的場景。也就是說光速還是30萬千米/秒,是我們日常生活看到的正常景象。



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現在光速降到1米/秒



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這時候我們如果只考慮相對論效應,則空間開始扭曲起來,所有的物體開始嚴重變形,我們甚至可以看到房子的背面,天空向透視消失點壓縮。


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這時候再加入多普勒效應,遠離我們的部分變成藍色,靠近我們的部分變成紅色,視線里出現了一個環形彩虹。



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我們的速度不斷加快,視線里越來越多的部分進入紅外線頻段,失去了顏色,而彩虹也逐漸縮小。這也就解釋了三體中,為什麼遠處的星星變成了一片藍色的海洋,而後方的太陽系變成紅色燃燒的大火。



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最後我們加入車大燈效應,遠處的藍色其實變成了白色,隨著速度的加快,白色越來越濃,範圍逐漸縮小,最後看起來就像是我們在一個漆黑的山洞中望著遠方的洞口。(是不是有點像開車通過隧道的感覺,下次你開車經過一個隧道的時候,就可以幻想自己是在以光速行駛的~)



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之後,視頻又給大家用飛過一個立方體,給大家演示了什麼是Terrell效應



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第一次,我們從側面飛過,立方體由於Terrell轉動發生了彎曲,而這時我們看到的是它的過去,而不是現在的位置(是不是很燒腦。。。)



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如果是從中間穿過,情景則更加神奇,看起來像是內部給翻了出來,而當我們穿過它之後,它的大部分結構還依依不捨地殘留在我們的視線里。



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最後,以我們的地球作為例子,如果我們以接近光速的速度飛過地球,由於地球是球體,視覺上並沒有發生畸變,還是一個球體。



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而畸變讓原本很小的大陸時而鋪滿了大半個地球,時而有看起來全是海洋。



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