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1 # 宇宙探索
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2 # 太空科學站
愛因斯坦狹義相對論說的是速度越快時間越慢,這種被稱為時間膨脹的現象為後來科幻小說中的光速飛船提供了理論基礎
然而我們宇宙中光速就是極限速度,有質量的宇宙飛船其實只能無限接近光速而已,它和真正的光速間永遠存在微小的差值,所謂達到光速時間靜止只是一個幻想,因為現實中是不可能達到光速的。
時間膨脹效應只會被正常速度下的人觀測到,處於近光速飛行中的人是感覺不到時間流逝速度變慢的,因為飛船內部仍然是正常光速,駕駛員和乘客仍然會渴會餓會變老,只不過他們在飛船裡過一天,地球上的時間就會過一年甚至更久。
仙女座星系距離我們250萬光年,也就是說我們現在看到的是250萬年前的仙女座,假如未來的人類可以製造出接近光速的飛船,那麼就能在有生之年到達仙女座,並且飛船速度越接近光速,跨越250萬光年距離所需要的時間就會越短。
當飛船達到光速的99.99999999997%時,在飛船內的人會感覺到自己過了28.6年就到達了250萬光年外的仙女座星系,而如果繼續向光速衝擊幾個小數點,那麼這28.6年可能會變成2.86年甚至更少。
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3 # 科學黑洞
根據愛因斯坦的狹義相對論當飛船速度增加的時候,質量會增加,這意味需要更大的能量去驅動。如果想要飛船的速度達到光速,那麼就需要無限大的能量。這意味著飛船是達不到光速的。
而關於達到光速時間靜止、甚至是超過光速時間倒流這樣的說法都是對愛因斯坦狹義相對論時間膨脹效應的“非官方”延伸。
因為時間膨脹效應指得是物體的運動速度會影響時間流逝速度,運動速度越快時間流逝速度越慢,當無限接近於光速時間無限接近於靜止。
愛因斯坦相對論關於光速比較嚴謹的解釋是:有靜止質量的物體達不到光速;資訊的傳遞速度不能超光速。
所以對於本題,只能把題目中的光速飛船改為無限接近於光速,這樣雖然技術上也很難達到但是理論上可以實現。仙女座星系和銀河系都屬於本星系群的成員,距離我們大約是254萬光年,天文學家發現其呈現藍移現象,正在以300公里每秒的速度向我們奔來,大約會在30~40億年後與銀河系開始碰撞融合。如果不考慮兩個星系的運動和飛船的加速過程,那麼乘坐飛船的人時間流逝速度會非常慢,很可能連一秒鐘都不到直接就會跨越254萬光年。但是對於我們來看這艘飛船確實是飛行了大約254萬年。
至於這個人感覺的一瞬間是多長時間就要看這艘飛船有多趨近於光速,可以應用下邊的時間膨脹公式計算。
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4 # 星辰大海路上的種花家
乘光速飛船前往250萬光年的仙女座星系,在感覺上一瞬就會到達嗎?
這個話題中看上去似乎只有一個問題,但其實這包含了好幾個問題,比如光速飛船前往250萬光年外的仙女星系,飛船上的人感覺一會就到了嗎?還有在地球上的人是不是看他們也是一會就到了?當然還包括其他一些延伸出來的問題,咱不妨來圍觀一下!
本星系群內距離銀河系最近的幾個星系,當然還有兩個矮星系更近(大小麥哲倫星系),更遠的是仙女星系以及三角座星系(295萬光年)!我們迴歸主題,來簡短分析下前往仙女星系看起來需要多久時間?
一、飛船上的人感覺過了多久?
飛船上人適用鐘慢效應,因為高速飛船中的時鐘在地面人員看來,會隨著速度的提高而變慢,最終在接近光速逐漸趨向停滯,但在飛船上的人看來,他們時間體系並沒有改變該多久還是多久,只不過有一個時間交換比!而這個比例為:
T為飛船時間,t為地面人員觀測到的時間!這幾個引數中t=250萬年,因為光前往仙女星系就需要這麼久!那麼我們就可以計算了,因為v=c,因此等式的右邊計算結果為0,因此我們可以得出結論,飛船上人看起來時間為0,根本就沒有經過時間就到達仙女星系了!
二、地面人員看到他們飛行了多久?
在地面人員看來,無論他們以多快的速度,t=L/v=250萬年!
沒有人可以等那麼久,除非冷凍這過這麼久,不過冷凍裝置是否能支撐過這天文數字的時間也是個問題!
三、飛船不可能達到光速,那麼假如能達到99.999999%的光速,前往仙女星系要多久?
根據以上鐘慢效應公式,在這個速度下時間的交換比為7071倍左右,那麼我們看看前往仙女星系要多久呢?
T=250萬年/7071=353.56年
看來這速度還是不夠,飛船上的需要經過353.56年才能到達,至少需要冬眠技術或者冷凍技術下才能活著到達仙女星系,否則這個時間足夠考古了!
那麼此時,在地面看來需要多久才能到達呢?
T=250萬年/99.999999%=2500000.025年
四、假如用傳說中的最高曲速到達仙女星系呢?
最高曲速9.9999級,199516倍光速,這個速度下,到達仙女星系是多久呢?
T=250萬年/199516=12.53年!
仍然需要12.5年,不過比起差點考古的99.999999%光速靠譜多了,那麼此時在地面看來需要多久呢?理論上曲速飛船的時間體系和地球上是處在同一時間體系內的,因為移動的是曲速飛船外部的空間,而飛船是停止的,因此這種引擎才是值得我們追求的!
只是不知道我們的科學傢什麼時候能將這種引擎發明出來,我們可等不了多久,畢竟現在已經幾十歲了哈!
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5 # 無聊無敵無法無天
如題250萬光年,首先說一下光年是距離單位,這個單位是光跑一年的距離。也就是意味著你以光速飛行也得跑250萬年。
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6 # 賽先生科普
如果真的是以無限逼近光速的速度飛往仙女星系,那麼飛船上的人確實會在一瞬間就抵達目的地,但這只是針對飛船的固有時而言,但是在地球系裡的座標時,仍舊是250萬年多一些。
但問題的關鍵在於飛船不可能無端由以超高速飛行的,這中間必須有一個加速過程,並且值得注意的一點:由於相對論質增效應,飛船的質量會隨著速度的不斷增加而逐步趨向於無窮大,因此進一步的加速就顯得尤為困難。
因此飛船的速度是不可能達到光速的,所以咱們就預設為亞光速(比如99.999..%光速之類的)飛行。既然加速不可忽視,那麼幹脆以一倍重力加速度數值的加速度飛行吧,先加速後減速抵達目的地。
雖然28年算不上一瞬,但這個時間對比於路程,仍舊是可以接受的(如果想要時間再短一些,那就以更高的加速度飛行吧)
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其實這種問題的核心是狹義相對論,考驗一個人是否真的瞭解狹義相對論的本質!
先看幾個重要公式,公式包括尺縮效應,鐘慢效應,質增效應,質能公式,當然還有一個洛倫茲變換!這幾個個公式分別指當速度達到亞光速時,距離會相對變短,時間變慢,增加增加,速度不能用伽利略變換來計算而需要用洛倫茲變化!
再回到問題中來,假設乘坐光速飛船(當然無論如何不可能光速飛行的,只是假設,或者理解為無限接近光速)飛往250萬光年外的仙女座星系,對於飛船內的人來說,由於尺縮效應,250光年的距離會縮短,而且越接近光速,距離縮短的越厲害!
明白這點非常重要,為什麼會出現這樣的情況呢?因為我們所處的時空並不是絕對的,速度越快對時空的影響就越厲害,理論上光速飛行的飛船已經位於完全不同的時空裡,當然不能用我們的時空觀念區理解!
由於距離縮短了,光速飛行的飛船到達仙女座星系的時間會縮短,如果達到光速(當然這不可能),距離就會變為零!而如果無限接近光速飛行,就會一瞬間到達仙女座星系!
不過對於地球上的我們來說,在我們眼裡飛船以光速飛行250萬光年,飛船所用的時間就是250萬年,也就是說,光速飛行的飛船裡的一瞬間就等於地球上的250萬年!
所以,理論上在遙遠的未來我們就可以利用愛因斯坦的狹義相對論的時間膨脹和尺縮效應進行星際旅行,只要速度足夠快,就可以在極短的時間裡跨越浩瀚星際距離!!