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  • 1 # 中國太原衛星發射中心

    400光年,光年是指光一年走的路程。如果製造以光速為單位的飛船,那麼也需要走400年。根據現在的科技水平來看,這個是不可能實現的。不過未來人類的科技水平也會有所發展和提高,也許,400光年在一年內走完是可以實現的。

  • 2 # 刁博

    100多年前,愛因斯坦給出了相對論。根據相對論,物質在空間中的傳播速度不會達到光速。

    人的有生之年往往只有幾十年,銀河系的半徑至少數萬光年,銀河系外還有不計其數的像銀河系這樣的星系。如何讓人在有生之年內實現更遠距離的星際旅行,這是很多人都考慮過的問題。

    以距離太陽最近的恆星比鄰星為例,其到地球的距離大約是4.22光年,意思是光從比鄰星到地球需要經歷4.22年的時間。能不能用1年或者1個月甚至更短的時間實現從地球到比鄰星的星際旅行呢?其實物理學並沒有對此進行限制。

    用1年的時間走完4.22光年的距離,這裡涉及到時間和距離兩個概念。在經典力學中,時間的測量以及距離的測量與參考系的選擇沒有關係,也就是說從地球上看,比鄰星距離地球4.22光年;在飛往比鄰星的飛船中看,比鄰星到地球的距離也是4.22光年。還有,一艘飛船以接近光速的速度飛往比鄰星,地球上的人看起來飛船從地球到比鄰星用的時間是4.22年多一些;飛船上的人看起來也是同樣多的時間。

    用經典力學就可以解決好日常生活中的問題,然而涉及到接近光速的運動時,經典力學就要讓位於相對論。愛因斯坦的相對論告訴我們,時間的測量、長度的測量都與參考系的選擇有關。在地球參考系中測量地球到比鄰星的距離是4.22光年,在接近光速飛行的飛船參考系中測量到的地球到比鄰星的距離就要大大縮水。在0.99倍光速飛行的飛船看起來,地球到比鄰星的距離大約只有0.595光年,只需要7個多月的時間就可以從地球飛到比鄰星。如果飛船的速度達到了0.999倍的光速,則地球到比鄰星的距離就會縮水成0.189光年,不到3個月就可以飛到比鄰星。

    哪怕是遠在上百億光年之外,在非常接近光速飛行的飛船看起來,距離都會大幅縮水,並且飛船的速度越大,距離縮水就越嚴重。

    除了利用相對論效應縮短距離和時間外,還有一種方法可以實現星際旅行,那就是曲率引擎。曲率引擎是透過改造時空,利用物理規律的漏洞來實現星際旅行或突破光速不可逾越的限制。

    不論是將飛船加速到非常接近光速還是利用曲率引擎,都需要驚人的能量。理論上雖然有可能實現人生命歷程中的星際旅行,不過目前技術上還遠遠達不到。地球是人類的搖籃,人類不會一直在搖籃裡,未來的人類一定會實現星際旅行。

  • 3 # 賽先生科普

    這裡的一年是問題的關鍵,因為相對論的限制,物體的運動速度是不能達到光速的,因此這裡的一年就是指宇宙飛船本身的時間,而非飛船在地球參考系內的時間。

    好在狹義相對論為這樣的時間差異提供了理論可能,只要飛船的速度保持在高速,那麼由於時間膨脹效應,飛船內部的時間將會流逝的比外部世界慢,也就是說有可能實現飛船內部時間才過去1年,而地球上早已過去了400多年。

    但通常的狹義相對論關於時間膨脹的計算,似乎只針對勻速運動,但考慮實際情況,飛船是不可能一上來就高速飛行,畢竟存在加速過程,那麼這應當如何計算呢?不過好在我們討論這個問題的前提,背景時空仍舊是平直的(因為不考慮途中的任何大質量天體,地球本身對時空的影響可以忽略)

    對於400光年的路程,我們就簡單起見,讓飛船全程保持勻加速(這個勻加速的數值可以由飛船內部人員實時測得),也不需在400光年處停下。

    但值得一提的是,雖然飛船內部認為自己處於勻加速狀態,但地球上的人卻不這麼認為,在他們的座標系中,測得到的加速度是一個變化值,隨著飛船的速度的提升,加速度卻逐步下降(這就是為了保證速度不會超越光速)

    下圖就是相關的計算公式

    T是地球上流逝的時間,t是飛船自身的時間

    為了保證t為一年,因此我們的飛船就需要保持加速度在8.6個地球重力加速度左右。而地球上流逝的時間則是400年多一些(為什麼多一些,因此飛船速度全程沒有超光速)。

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