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“每個人都有夢；我希望能活到黎明，但我明白我最多只有三個小時。然后就是黑夜，但這又何妨。死很簡單。它不需要陽光。就這樣吧，讓我死在星光下。”——維克多·雨果

光的傳遞需要時間，但是對于光子本身來說，時間的流逝方式又是怎樣的？換句話說，光子是否會變老？

光從太陽出發(fā)到達地球需要大約8分鐘，但是對于光子本身來說，它所經歷的時間并不是8分鐘。8分鐘只是相對于我們而言的。

在日常生活中，如果我們去便利店需要8分鐘，那么當我們到達目的地后，我們就會經歷8分鐘。在店員眼里，你也經歷了8分鐘。如果我們遵循的是牛頓對時間的定義——時間是絕對的——那么無論在宇宙何處，時間的流逝速度都是絕對相同的。

如果是這樣，那么光速就不是恒定的了。

如果你對著一個目標打手電，并同時沖向它，那從手電出發(fā)的光速就會高于手電在靜止狀態(tài)下的速度。

下面這幅動圖演示了一個光子計時器。在上下兩面鏡子間，有一個光子在作往復運動。如果鏡子在X軸上是靜止的，那么光子每反射一次所用的時間是恒定的。但是假如鏡子在X軸上發(fā)生了運動，那么它用去的時間要比鏡子靜止時長得多。

更有甚者，如果你帶著手電朝與光相反的方向快速運動，光速有可能會變成0。因此假如時間是絕對的，那么光速就會因物體的運動而隨時發(fā)生變化。

但事實并非如此，真空光速是恒定的。這種看法顯然不對。

1905年，愛因斯坦的狹義相對論指出，邁克爾遜-莫雷實驗以及長度收縮和時間膨脹現(xiàn)象，可以用真空中光速的恒定性進行解釋。這意味著，如果物體運動的速度接近光速，“御光”而行者的空間和時間長度，與靜態(tài)的外部觀察者相比會明顯縮短。

事實上，根據(jù)愛因斯坦的相對論，假如手表都絕對精確且保持完美同步，當你漫步了8分鐘后，你將比店員的手表領先大約2納秒到達店中。在大多數(shù)情況下，相對論產生的效應極其微小，但始終都在發(fā)生。

這是因為物體并不僅在空間中運動，也不僅在時間中向前；空間和時間是時空統(tǒng)一體中相互關聯(lián)兩個部分。

這一事實最早是由愛因斯坦曾經的老師——赫爾曼·閔可夫斯基意識到的。1908年他曾經說過：

我想和你講述的看法深受實驗物理之惠，也是從它的土壤中成長起來的。這種看法是顛覆性的。空間和時間本身注定將淡出為側影，只有這二者的聯(lián)合體才可被稱為是獨立的現(xiàn)實。

宇宙萬物的存在和運動，都離不開時空統(tǒng)一體。而且無論你怎么運動，都是相對于時空統(tǒng)一體的運動。

如果你在空間中較快地運動，那你所需的時間也會較少：你到達便利店所用的時間要比店員的等待時間少大約2個納秒，就是因為你在空間中的運動速度比她要快。速度越快，所用時間就越少，時鐘就越慢。無論便利店有多遠，如果你的速度接近光速的99.9999999%，店員等待的時間都將是你所用時間的22000倍。

前往獵戶座的相對論之旅。Alexis Brandeker

明白了這些，讓我們再來看光子。光子的運動速度不是接近光速，而是光速本身。所有在光速條件下描述觀察者所見的方程給出的答案都可以被冠以“無限”兩字。但無限并不總意味著物理學有錯，它經常會指物理學上一些有違直覺的結果。比如當我們以光速運動時，發(fā)生的這些事：

•你將失去所有質量；如果你曾經擁有質量，那它就會變成一道擁有無限能量的光。但你的質量是零。

•你將無法體驗到在空間中穿行的過程。沿著你前進方向的距離長度會收縮成一個點。

•你也無法體驗到時間的流逝；對你而言，整個旅程就是一瞬間。

對于地球上的觀察者而言，來自太陽的光到達我們眼中用了8分鐘（8分20秒左右）。如果我們有能力“觀察”光子，那它就是以光速穿越了整個旅程。但是假如我們在光子上“安裝”一個時鐘，那它就是停擺的。

當我們觀察遙遠的星系時，情況也是一樣。

來自這些星系的光用了幾十億年才到達我們眼中。在這個過程中，宇宙在不斷膨脹，空間在不斷拉伸，光子的能量也在宇宙紅移過程中被持續(xù)削弱。但無論這段旅程有多么不可思議，光子本身是體驗不到我們所謂的時間的：它出發(fā)后瞬間就被吸收了，它跨越浩瀚空間完成這次旅行不需要時間。

光子不老。