在光速下，爱因斯坦的方程崩溃了，没有任何意义

光与时间的关系是不直观的。
数学极限使我们能够弄清楚光子在爱因斯坦方程分解的精确光速下会发生什么。
以光速，时钟停止 - 宇宙缩小到零大小。
爱因斯坦的狭义相对论预测了一些疯狂的现象，没有比移动时钟比静止时钟滴答作响得更慢的想法更不直观的了。当时钟接近光速时，它们滴答作响的速度越来越慢，越来越接近根本不滴答作响。
所以，这就提出了一个有趣的问题：既然快速移动的物体体验时间的速度更慢，光速是终极速度极限，那么光会“体验”时间吗？在在线物理聊天论坛上，给出了许多答案。但真相是什么？
从表面上看，光不经历时间的想法似乎有点愚蠢。毕竟，我们看到光从太阳传递到地球。我们甚至可以计算需要多长时间。（约8分钟）因此，光经历时间似乎相当明显。但那是我们经历的时刻。光体验到什么？
回答这个问题有点棘手。物理学是一门实验科学，回答问题的最终方法是做实验。我们可以设计一个实验，将时钟连接到光子上。这个想法的唯一问题是它完全不可能。毕竟，只有没有质量的物体（如光子）才能以光速传播，而有质量的物体必须行进得更慢。时钟肯定有质量，所以没有时钟可以随着光传播，让我们做实验。

极限的力量

由于我们被禁止进行最终的实验，我们必须转向理论考虑。爱因斯坦的方程告诉我们什么？
在这里，故事变得有点复杂。爱因斯坦的时间相关方程适用于以零速度行进的物体，但不包括光速。在精确的光速下，它们会分解。因此，这些方程不适用于光本身 - 仅适用于比光慢的物体。
如果我们不能做一个实验，我们的方程不适用于光速，我们是否陷入困境？嗯，在某种程度上，是的。另一方面，虽然爱因斯坦的方程不适用于100%的光速，但没有什么能阻止我们对以99.999999%光速运行的物体提出同样的问题。如果你想在那里扔更多的9，那就继续吧;方程式工作得很好。
因此，让我们使用微积分课中经常使用的极限方法。如果无法完全解决某个参数的特定值的问题，则可以使用该参数的其他值，并询问当您接近所需值时会发生什么。很多时候，你看到的趋势会告诉你当你达到禁止值时会发生什么。
我们可以在这里使用这种方法。如果你拿一个有质量的物体，然后移动得越来越快，会发生什么？该对象如何体验时间？

接近光速

在这方面，我们的基础要牢固得多。几十年来，科学家们一直在做这个实验。我们可以把亚原子粒子加速到非常高的速度——非常接近光速的速度。此外，这些粒子有自己的时钟。我们可以用这些小时钟来检查当我们让它们走得越来越快时会发生什么。
这是如何工作的？举个例子，让我们考虑一个叫做介子的亚原子粒子。介子有点像低质量质子。它们也是不稳定的，在28×10-9衰变秒。这一寿命的测量精度令人难以置信。如果你有一个介子，并假设它加速到光速，大约是300，000公里/秒（186，000英里/秒），它应该在衰变之前行进超过8米（27英尺）。但那是在一个所有时钟都滴答作响的宇宙中——也就是说，一个静止的人类时钟和一个移动的“介子钟”以相同的速率滴答作响。不过，他们没有。
当科学家制造以99.99%光速行进的介子时，他们发现它们在衰变前行进了大约600米（1920英尺）。只有当快速移动的介子比静止的介子经历时间更慢时，才会发生这种情况。
顺便说一句，99.99%的光速并不是粒子加速器的记录。科学家可以将亚原子粒子加速到更高的速度。这一记录是在位于欧洲的粒子加速器中实现的，在该加速器中，电子被加速到99.9999999987%的惊人速度。在那个令人难以置信的环境中，爱因斯坦的方程仍然完美地工作着。在这些速度下，伴随电子的假想时钟的滴答声将比静止电子附近的时钟慢20多万倍。
鉴于爱因斯坦方程的有效性以及电子速度的唯一限制是光速的事实，我们可以看到，我们将时钟加速到光速越接近，它的滴答声就越慢。如果它能达到光速，时钟就会停止。

没有时间或空间

那么，这意味着什么呢？从光子的角度来看，它可以穿越整个宇宙，而根本不需要时间。数十亿光年可以飞过，远远少于眨眼。
还有更多。虽然本文的主题是光子所经历的时间流逝，但相对论也告诉我们空间是如何体验的。随着物体的速度越来越快，宇宙在它们行进的方向上缩小。使用这里描述的相同技术，我们还可以看到，对于光子，宇宙缩小到零大小。数十亿光年消失了，这意味着，从光子的角度来看，它同时存在于其行进路径的任何地方。
相对论当然是一个非直觉的理论，它做出了一些非常奇怪的预测。然而，也许最奇怪的是，光既不体验时间也不体验空间，同时存在于所有地方和所有时间。这个听起来很疯狂的结果提醒我们，支配宇宙的定律是奇怪而奇妙的——它给了我们很多值得思考的地方。