在光速飞船中可以与地面无线通话吗？

有位朋友提出一个奇怪的问题：假如我正在和某人通话，突然自身以光速运行，通话质量会如何？

怎么会突然自身以光速运行呢？时空通讯只能假定这位大侠是乘坐在光速飞船里。尽管所谓的光速飞船永远只能是一个梦想，但也不妨来个时空通讯科普解梦。

这个某人是谁？你与某人有多远？你所谓的光速运行是朝什么方向？

“某人”是谁是你的隐私，这里不讨论。

但你与“某人”有多远以及你突然以光速运行是朝那个方向走似乎值得分析一番。你与某人通话我只能理解为现在的电话。现在的电话用的是电波，不管是无线电还是有线电，不管是微波还是长波中波，都是光波的一种形式，其传播速度都是光速。

你突然以光速离开，离开的速度也是光速。

光速是我们这个世界迄今认识到的最高速度，没有比光速更高的速度了，在真空中传播的速度为每秒约30万公里。

你与某人的通话距离当然就很重要了，比如你如果是在月球与某人通话，月球距离地球平均约38.4万公里，是光速1秒多点的距离，因此你与他通话就有1秒多钟的延滞，你在地球说一句话，你月球那位“某人”要1秒钟后才能够听到。

而如果你的那位“某人”在太阳系最远的行星海王星上，那里距离我们约45亿公里，光速需要走15000秒，也就是约4.17个小时。

你在地球上说一句话，你哪位“某人”要过4个多小时才能够听到，在等他或她回话，就要8个多小的等候了。

现在问题是你提出个突然以光速运行，是朝着你那位“某人”运行呢？还是背着那位某人运行呢？或者是既不背着又不向着，而是横着运行呢？

在给出答案之前，我想先说说声波的性质。声波有频率，就是每秒钟震动的次数。根据频率不同，分为次声波、可闻声波、超声波。

人能够听到的声波为可闻声波，频率在20Hz~20000Hz之间。20Hz以下频率称为次声波，20000Hz以上频率为超声波。次声波和超声波人是听不到的。

声波还有波长，波长计算公式为：λ=c/f

就是波长λ等于波速c除以频率。

人对声波频率感知范围为20Hz~20000Hz之间，声音在空气中的传播速度约340米/秒，这样得出人感知的声波等于λ=340/20~20000=17m~0.017m。

也就是说人说话或者能够听到的声音波长在17米到0.017米之间，我们取一个10米波长值来作为你和“某人”打电话的声音，那么你突然以光速离开或者靠近或者横着移动会是一个什么效果呢？

这里我们要了解一下生波的多普勒效应。声波的多普勒效应早在1842年，就由奥地利物理学家及数学家克里斯琴·约翰·多普勒提出，并被验证，因此，这个效应就以其名字命名。

我们在生活中常常可以体验声波的多普勒效应：当一列火车或汽车鸣笛向你开过来时，你听到的声音会变高；而离你而去时，听到的声音就变低。

这是因为声波在运动中频率会发生变化，即波在波源向观察者移动接近时，接受频率会变高；而波源远离时，接受频率会变低。观察者也就是接听者移动也是一样的结论。

波源或者观察者移动速度与频率的关系表达式为：f=（u+v）/λ或f=（u-v）/λ

式中，f为接收到的频率（Hz），u为波速（m），v为观察者或波源移动速度（m），λ为原有波源波长。

后来人们发现各种波都具有多普勒效应，电磁波也不例外。

我们现在使用的手机也是如此，当向基站移动时，频率变高，反之频率变低。因此在远距离通信以及高速移动物体通信时，必须考虑多普勒效应影响。

如人类发射到太空的各种探测器和卫星，都需要根据多普勒效应予以调整，地面基站才能够接收到清晰的信号。

光波也有多普勒效应，但光波的频率变化是通过眼睛观测而不是耳朵听到的，因此表现出来的是颜色变化，科学家们观测远方的恒星，如果像我们运动，看到的谱线就是想紫光方向移动，称为蓝移；如果远离我们而去，则谱线向红光方向移动，称为红移。

宇宙在膨胀就是根据星光普遍红移确定的。

下面我们来说说在光速移动状态下，通话会发生什么情况。根据题意突然以光速运行的假设，可能会有三个结果，即向声源靠近，也可以认为向接听者靠近，接听者所能听到的声音频率为：

根据f=（u+v）/λ公式计算：

f=(340+300000000)/10=30000034Hz

这个频率是30MHz，也就是每秒震动3000万次，是超高频率的超声波；而且根据波长公式，这种频率声波波长只有0.0000113米了。

根据前面交代的人类能够听到声波频率和波长，这种频率和波长的声音人是无法听到的。

那么如果声源以光速远离呢？

根据f=（u-v）/λ公式计算：

（340-300000000）/10=-29999966Hz

声波在20Hz以下就叫次声波，是人无法听到的，次声波最小的频率就是大于0到20Hz之间，这里的计算结果为负，而且负得很多，就是次声波也做不成了。

这种声音是不存在的，也就是没有声音，怎么能够给听到呢？

那么以光速横移呢？离开的速度就可能不是光速了，但快慢要看平移的角度，但这个速度也减不了多少，除非你距离“某人”有1光年距离，才可能对离开的速度有较大影响。

现在我们假定按一半光速来计算，看看多普勒效应是什么结果。

（340+150000000）/10=15000034Hz

（340-150000000）/10=-14999966Hz

得出的结果也不是人能够听到的。

因此即便按照这种经典的理论，在光速离开或者接近声源时，你根本就无法与“某人”通话，也无法听到他的回声。除非接听者不是人。

当然这些在光速面前都是扯淡，如果光速离开，电波与光速同步，是追不上的，声音永远也无法到达你的耳膜。

现在来说说突然光速运行假设不成立的理由。爱因斯坦狭义相对论认为，任何有静质量的物体都无法达到光速，别说一艘飞船和乘员，就是一只蚂蚁，一个质子和电子也不行。

100年来科学家们通过各种观测发现和实验，已经无数次的证明了这个理论的正确。

在大型加速器里，人们用巨大的能量加速微小的质子或者各种粒子，再大的能量也只能使质子或粒子束接近光速，而无法达到光速。

而且越接近光速能量和质量越趋于无限大。这就证明了爱因斯坦关于物质达到光速，动质量将达到无穷大的论断。

无穷大是什么意思？就是一个质子要达到光速，动用全宇宙的能量也做不到，因为宇宙质量和能量都不是无穷的。

这就是一个悖论。

光速限制表达式为：E = mc^2/sqrt(1 - v^2/c^2)

这个公式表达的是，静止质量为m的粒子以速度v运动时所需的能量。

从中，我们可以得出，速度越高所需能量越大，当v趋近于光速c时，能量趋于无穷大。

时间膨胀效应也将使通话无法进行。狭义相对论告诉我们，在高速运动的参照系中，会发生时间膨胀，产生尺缩钟慢效应。

狭义相对论速度时间膨胀计算公式为：t‘=t/√[1-(v/c)²]

式中，t‘是速度时间膨胀效应值；t是低速系观测者第一个时钟时间记录；v是第二个时钟相对第一个时钟的移动速度；c为光速。

时间膨胀效应已经在太空航行中得到无数的验证，证明这个理论是正确的。

GPS定位卫星如果不按照时间膨胀效应来调校原子时钟，就无法与地面时间对应，而使导航定位失之毫厘谬以千里；发射的太空探测器和各种卫星，如果不用这个理论调校，也不能精准导航和计算航线，无法到达目的地。

时间膨胀效应告诉我们，在高速惯性系里的时间与观测者的时间不一致的，高速系中的时间速度越快，时间越慢。达到光速，时间停止，空间为零。

光速系中的体验者似乎时间没有过1秒，世上已过千年万年甚至亿年，这就是光速的多普勒效应。

在这样一个不同的时间参照系中，你觉得还能够相互通话吗？你在地球上说的一句话，在1亿年后能够传达到光速飞船里吗？那时“某人”已经到哪去了？你不知，我也不知。

因此光速极限理论和时间膨胀理论告诉我们，达到光速运动只能是痴人说梦或者幻想，而假设的光速运动中也不可能与外界通话。

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