问答：可以利用双生子效应穿越到未来实现永生吗？

万维钢

我们收到很多关于相对论的好问题，而且都是特别有想象力和技术性的问题。我想如果是爱因斯坦在1905年收到这些问题，他会为你们对相对论的接受程度感到震惊。爱因斯坦也得花上一段时间思考才能回答，有些问题还是物理学家们后来才想明白的。好在对于站在巨人的肩膀上的我来说，这些问题的答案都是现成的：）

来自日课：穿越到未来

读者 Neil、Skyboat：

以后一些暂时治不了的病，是不是让病人上天飞几圈，然后等医疗技术更先进了，再下飞船诊治？以这样的逻辑，快老死的人也可以通过这种方式续命，这其实就是永生了？

万维钢

现在有些人已经冷冻了自己的身体，希望有朝一日医学进步了把自己解冻再治病。这个方法其实不太好，毕竟没有人拿活人做过冷冻再解冻的实验，我怀疑那些被冷冻的人其实已经都死了。利用双生子效应穿越到未来，对身体没有任何生物和化学的影响，确是一个更好的办法，完全可行。

但是，这种方法并不能真正给人“续命”。一个人的有效生活时间如果有100年，相对论只能允许他选择怎么分配这100年，而不能给他变成101年。也许在21世纪活50年，去22世纪活30年，最后留下20年再去看看23世纪和两千年以后的世界。而他必须明白，每一次往未来穿越都是一次冒险，因为这种穿越只能向前不能向后，而未来的世界未必比现在好。

读者 曹玉彬、福元：

心流中，旁观者觉得过了很久了，但心流中的人却觉得很快。这个和相对论有关系吗？

万维钢

跟相对论完全没关系。心流状态下的人感觉自己没干什么、外界的时间却已经过了半天，这只是大脑的一个幻觉，他的身体仍然不折不扣地执行了……比如说，地球表面坐标系的北京时间。其实只要他的思绪回来，就会发现自己怎么突然饿了。

读者 唐僧：

如果驾驶一艘飞船以0.5c的速度驶离地球，飞船内的人始终和地球上的人用电磁波保持不断的通话状态，那飞船上的人听地球人的话会不会好像是慢速播放，而地球上的人听飞船上人的话会是非常快速的？

读者 代成龙：

如果在一艘宇宙飞船上，我想给家人发一段微信小视频，会是什么个结果？是不是会眼睁睁地看着家人变老？

读者 Strange：

宇航员在接近光速航行，在飞船上看书，地球上的人看到宇航员翻书的速度，是和我们一样，还是比我们快？

万维钢

这三个问题本质上是一样的。翻书也好、发视频也好、通电话也好，都是相对高速运动的两个个体之间进行的联络。快慢，取决于飞船和地球的相对运动关系。

如果飞船正在飞离地球而去，两者之间的距离越来越远，那么不管是飞船上的人看地球上的人，还是地球上的人看飞船上的人，都会觉得对方说话、翻书、做动作的速度变慢了。

这个首先是“多普勒效应”。我们在日常生活中也有这样的体验。比如一辆火车正在飞奔着离你而去的时候，你听火车的汽笛声，会觉得比火车不动的时候低沉一些。用物理学家的话说，就是离你远去的信号的频率会降低，因为周期延长了。

但是，在考虑到高速运动，双方不应该单纯凭视频来判断对方的衰老速度，还必须补偿上时间膨胀的因素。最终结果是双方看视频中对方都老得非常慢，但是计算出来对方老得没有那么慢 —— 不过还是都比自己慢。

而如果飞船正在返回地球的路上，那么双方看对方在视频里的动作就都比自己要快。这就好像火车向你开过来的时候，你会觉得汽笛声变尖锐了。

这样只看视频的话，双方都觉得对方是比自己老得快。可是考虑到时间膨胀因素，还要再给对方补偿一点时间，双方计算出来，对方的衰老速度，还是比自己慢。

总而言之，不管是相聚还是远离，只要有相对的高速运动，就都是认为对方比自己老得慢 —— 但这可不是双生子佯谬！只有先见面、再远离、然后又见面，在两次见面时的年龄对比才是实实在在的。否则，就只是起点不同的各自坐标系下的观点而已。

读者 八爷：

光速在真空中一样，地球的环境已不是真空，我们感受的光速有变化吗？

万维钢

光在非真空环境中的速度会比真空中慢。但这并不是光速真的变慢了，而是光经历了一系列的折射反射，其实是走的实际路线变长了。

读者 夜未央：

不同的坐标系应该怎么理解，地球的坐标系是以地球为中心的吗？那太阳的坐标系是以太阳为中心吗？

万维钢

坐标系完全是由观测者自己决定的，可以以任何地点为中心。坐标系的关键不在于坐标原点（也就是中心）在哪，而在于它*相对于谁静止*。

当我们说“在我眼中，你的时间变慢了”，这句话的意思其实是说，在相对于我静止的坐标系中，运动的你的时间变慢了。其实我心中知道，你自己并不觉得你慢，而且你还觉得我慢，但那都是观点，表达不清楚容易绕晕。坐标系是规范的说法。“我的坐标系中你这一趟飞了15年”，不会引起歧义。

读者 CloudMan：

如果太阳消失，对地球的引力马上就没有了，并不需要等8分钟。但太阳消失这个事件在我们的光锥之外，却对我们产生了影响，这个怎么理解呢？

万维钢

恰恰不是这样。牛顿力学认为引力的传播不需要时间，但是相对论反对这一点。事实是太阳就算立即消失，它在地球附近的引力也得再等8分钟之后才能消失。这里边没有“超距作用”。我们不是在跟太阳直接打交道，是在跟太阳在我们附近的引力打交道。“引力”，以光速传播 —— 这也正是引力波的一个背景知识。

读者 风：

高速行驶的物体会变短。那么高速飞行的飞船会穿过静止时比它窄的夹缝吗？

读者 蓝月桥：

既然运动的物体可以变小，那么一个接近光速的人（假设叫老李），能穿过相对于地球静止的针孔吗？在老李看来，针孔变大了吗？

万维钢

答案都是否定的。运动的物体会变短，这个是指在运动的方向上变短。夹缝的宽窄和针孔的大小都在飞船和老李运动的垂直方向上，它们互相之间没有尺寸的变化。

一个有意思的问题是所谓“梯子佯缪”。比如有个梯子，它的长度比一个车库稍微长了一点点，现在梯子在水平方向上高速从车库中间穿过，那请问，是否有一个时刻，梯子整个都被放在了车库之中呢？

问答：可以利用双生子效应穿越到未来实现永生吗？

在车库看来，运动的梯子会变短，所以车库应该能装的下梯子 ——

问答：可以利用双生子效应穿越到未来实现永生吗？

而在梯子看来，是运动的车库变短了，所以车库应该装不下梯子 ——

问答：可以利用双生子效应穿越到未来实现永生吗？

那到底是装下还是没装下呢？答案是两个说法都对。关键就在于“同时”是相对的！在车库坐标系下，梯子前端到达车库后门和梯子后端到达车库前门这两个事件是同时发生的，所以能装下。而在梯子坐标系下，两个事件并不是同时发生，所以没装下。

我们只能说反正车库的前后两个门一开一关、梯子通过了 —— 但是我们没法客观绝对地说，两个门是不是同时开关的。

戳此复习：穿越到未来

来自日课：“现在”，是个幻觉

读者 158****5648：

如果光是有速度的，那宇宙中大部分我们所看到的行星光速到达地球的时间远超过星球的寿命（几十上百亿光年的多的是）。那是不是说明我们面对的是一个实际上已经星球绝大部分灭亡的宇宙？

万维钢

你查阅了一个城市的身份证登记系统，发现人们的身份证照片大多都是几年前照的，那你能说这个城市的人的平均年龄都很大了吗？当然不能。城市里有很多刚出生不久的人还没来得及办身份证。

我们看到的都是星星的过去，特别是越远的星星越是如此。但是我们也时不时能看到新出生的星星。宇宙的演化非常漫长，其中的星星并不是一起产生的，一直都有新的星星产生，也有老的星星死亡。这也是为什么天文学家自己的寿命这么短，却能研究星星的一生。

戳此复习：“现在”，是个幻觉

来自日课：质量就是能量

读者 千秋雪：

咦，第一次听说化学反应放出能量时损失了一丢丢质量。那物理反应释放能量会损失质量吗？例如开水变冷了？

读者 happy-first：

动能的增加会使质量增加，那势能的增加也会使质量增加吗？例如我坐电梯从一楼上九楼，九楼的我会比一楼的我重那么一点点么？

万维钢

把一个物体加热，的确能增加它的静止质量！

势能也能增加质量。不过九楼的你并不会比一楼的你重一点点 —— 是上楼之后的你和地球加在一起的总质量，比上楼之前的你和地球加在一起，重了一点点。这就相当于把一个弹簧拉开，弹簧的质量增加了一点点。

读者 你先走：

质能方程很厉害，但为啥核裂变反应的效率才达到0.08%，核聚变才达到0.7%。去年讲到的戴森球，需要拆木星，直接用太阳的能量进行转化不是更方便吗？

万维钢

这是因为想要用把质子、中子和电子消失和产生的方法进行质能转换，非常非常困难。核裂变和核聚变，都是原子核的结合能发生变化，从而导致原子核的质量发生变化，所以只有一点点。原子核中质子和中子的数目并没有变。

换句话说，这就相当于刚才那个问题中的人上楼下楼导致的总质量变化，人和楼都还在。

想要用能量凭空制造一个粒子出来，是可行的但是非常困难。比如说有人正在做实验，要用两个高能光子对撞，变成一个电子和一个反电子 —— 原则上可以做到，但是这种方法效率太低，还不如拆木星。