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在浩瀚無邊的宇宙中仙女座星系是離我們銀河系最近的星系,是本超星系群中最大的一個星系,直徑約20萬光年。距離我們約250萬光年。即便以光速前行也需要250萬年的時間,為什麼現在有科學論證說我們到達仙女座只需要8年甚至更短?
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  • 1 # 物之理道之極

    這個問題明顯屬於時間膨脹的問題。早在世界上最具權威的美國《科學》雜誌,其中一篇文章指出,宇宙膨脹不是光的多普勒效應,是時空本身的膨脹,而實際天文觀測證實的,包括哈勃紅移在內,都是時間膨脹的結果,其它都是圍繞時間的膨脹展開的理論分析和推測。

    愛因斯坦的時空稱相對時空,它以觀察者為核心,強調可觀察,以光速為極限,將過去和現在聯絡在一起,稱為四維時空。

    時間的膨脹是觀察者觀察的結果,是四維時空的產物,時間的測量依賴於觀察者所處的參考系。

    下面讓我們來看一下當今證明時間膨脹最有力的例子。放射性衰變就像時鐘,這是因為放射性物質包含著一個完全確定的時間標尺,也就是它的半衰期。當我們對向我們飛來的宇宙射線M作測量時,發現它的半衰期要比在實驗室中測出的22微秒長很多。在這個意義上,從我們觀察者的觀點來看,M內部的時鐘確實是走得慢些。時間程序拉長了,就是說時間膨脹了。

    下面我們再來看看如果我們在低速運動下到達仙女座的需要的時間。仙女座星系是離我們銀河系最近的星系,是本超星系群中最大的一個星系,直徑約20萬光年。距離我們約250萬光年,一光年等於94600億公里,如果你一小時可以跑20公里,如果你日夜不停的跑,一天就可以跑480公里,一年可以跑175200公里,一萬年就可以跑1.752億公里,那跑遠一光年,你需要約53995萬年,跑完1350億年後就可到達仙女座星系。

    所以低速運動達到仙女座不現實,那麼我們現在再來看看高速運動。

    如果我們坐上速度為0.99999C的宇宙飛船,更具計算得到相對論因子是0.004,膨脹後的時間是靜止時間的250倍。也就是說我們在高速運動的情況下。本來需要250年達到的仙女座。只要1萬年就能到達。

    當速度無限接近光速時候如0.9999......C的時候,相對論因子會無限的小,膨脹後的時間是靜止時間是一百萬倍的時候。我們到達仙女座只要2.5年的時間。

    這就是時間膨脹,宇宙最奇妙的奧秘之一。

  • 2 # 漫步科學

    宇宙太大咯,仙女座距離我們有250萬光年,就算我們用宇宙中的極限速度,到達仙女座也是需要250萬年的,但是這是路人看到的,如果你是飛船駕駛員,那就用不了這麼久了,相對論告訴我們,時間是有膨脹效應的,速度越快,時間的流逝就越慢,越接近光速,這個效應就越強大,所以只要速度夠快,花八年時間是很有可能到仙女座找仙女的。

  • 3 # 麼麼噠-花千骨

    這個很容易做到,速度越快,到達目的地所用的時間就越短。超過光速,只要速度夠快,8年或者更短的時間,從地球就可以到達250萬光年外的仙女座。

  • 4 # 霹靂火76228767

    這個問題很簡單,你被打著“科學”的幌子的媒體給忽悠玩了,一樂而已,無需認真的。

    媒體上總有“科學研究發現”,實際是從外國網上抄來的惡作劇,“某外國科學家說”,實際就是自己貼上複製的臆想組合;或者乾脆“霍金說”,這事通常是霍金做夢都夢不到的事情,或者標題裡面有個特殊的小字,如“科學家研究發現稱,我們或可穿越蟲洞。”一個小小的“或”而已。文字遊戲。有以上特徵的,你都別太認真。

    這些東西,往往是主觀臆想的數學遊戲。如果你掉進唯數的陷阱裡面,也就是找不到北了。這和古代數理騙人的伎倆是一樣的。數學能算出來的東西多了,但不見得這個世界會有。數學很奇妙的。你把現實中的i找到,累死也找不著的。你這題數學上可成立!但是物理科學意義上並不成立。

    現代用量子理論解釋宏觀世界、解釋靈魂、神仙、鬼的 ,都是這麼玩的。懂點數學,懂點物理看著他們扯淡就行了。你坐上量子飛船,直接到那,不用時間,糾纏了。這東西是這麼玩的。

    如果一定想認真,你先學幾年高等數學或物理再認真,別聽也別信這種沒譜的東西。看點神話故事比這省心。例如織女是不是住在仙女座裡呢?這題更浪漫,更有意義。

    科學是不敢這麼玩的,丟人不說,信譽會不保。只是科學的名頭現在有點大了,也就浪必摧之了。只有只認錢的現代無良媒體才不在乎科學躺著中槍。如果發一篇假資訊就罰款媒體區區100元,你看看會有多少媒體,特別是網路媒體會倒閉。別太認真,現在這樣的資訊不罰款。

    所以用物理科學沒法解釋你這事,數學可以。至於逼近光速,時間變短這事,你看看歐洲的大型電子對撞機就知道了,費電巨大不說,把個電子提速到接近光速,差點沒把屎累出來。所以,把飛船加速到接近光速這事,想都別想,地球的電不夠用。得外星人供電。

    這麼理解就可以了,至少不用學物理了。而且至少現代科學可以堅信,八年肯定到不了。這事可以肯定,我敢替科學出頭,和你打賭。不服的,你16年到那轉一圈,拍張照片回來,我立即賠你100元人民幣。否則,先把賭款壓這,你肯定輸。

  • 5 # 如向商學院陳曉劍

    距離250萬光年的仙女座,僅僅需要8年的時間?回答這個問題,首先需要確認,這是誰的8年?是飛船上旅行者的8年?還是地球上觀察者的8年?

    如果是飛船上旅行者的8年,這個比較容易解釋。根據狹義相對論的鐘慢尺縮原理,近光速運動會發生時間膨脹效應,也就是說,飛船上的時鐘相對於地球上觀察者的時鐘會變慢,當然對於飛船上旅行者來說,時間的流逝的感覺並沒有任何的不同,只是“天上一日,地下一年”,當他們回到地球時,早已海枯石爛,幾百萬年已經過去了。

    那麼,究竟要飛多快,才能讓飛船上的旅行者感覺只過了8年就到達仙女座星系呢?可以透過洛倫茲變換公式來進行計算。上圖。

    如圖所示,帶入3個數據,觀察者時間250萬年,飛船上時間8年,光速299792458米每秒,可以算出,只要飛船的飛行速度達到0.999999倍以上的光速,就可以達成這個使命。

    當然,如果用傳統方式加速,考慮到人類能夠承受的極限過載下的加速時間,峰值巡航速度要求就要高的多,而且即便在飛船參考系,恐怕8年都不夠加速和減速的。

    如果不考慮加減速問題,能做到嗎?這只是根據狹義相對論計算得出的理論資料,目前當然做不到。如果想要實現,必須解決至少三個問題,那就是能源問題、動力問題和安全問題,而且這幾個問題密切相關。首先是能源問題,短時間內把物體加速到近光速,需要難以想象的恐怖能量,用化學能和核能,恐怕難以達成目標。這就涉及到飛船動力方式的問題,目前的航天器都是有工質動力系統,也就是說透過向宇宙空間噴射物質獲得動力,如果採用這種方法,這艘飛船攜帶的燃料將佔據本身質量的絕大多數比例,而且動力浪費在推進燃料本身上,根本就不現實。所以,必須開發無工質動力系統,並且不依賴自身攜帶燃料,才有可能。比如科幻作品中的反物質引擎、暗能量引擎、反重力引擎、曲率引擎等。是不是太科幻了?還有安全問題,飛船飛這麼快,空間中的宇宙塵埃與飛船相對運動,具有巨大的運動質量和毀天滅地的動能,如果發生碰撞怎麼辦?就算不考慮由此帶來的減速問題,死活總要考慮吧?所以,必須再次藉助科幻想象力,透過規避、防護或空間拉動來解決問題。規避需要用反重力引擎解決瞬間變軌帶來的過載問題,防護需要力場或強互作用力表面材料這樣的黑科技,空間拉動就是《三體》中所採用的曲率引擎技術。

    好了,既然具體到操作就必須那麼科幻,我們不妨腦動大一點,想象一下,如果題主的8年,指的是地球上觀察者的8年,能否實現呢? 根據目前科幻界的主要腦洞方向,大體分為兩種,一種是基於量子理論的空間傳送技術,另一種是基於廣義相對論的蟲洞技術。

    空間傳送就是在這個時空將飛船量子化,同時在另一個時空用另一些物質根據飛船的量子化資料把飛船複製出來,電影《星際迷航》中的傳送就是這個技術。但是,撇開“把你搞碎再做一個還是不是你”這個倫理和哲學問題不說,這個技術是無法實現超遠距離傳送的,《星際迷航》的故事情節也往往是空間中的短距離航天器間、行星軌道和地表等場景應用這個技術。為什麼呢?因為“量子糾纏”是不能攜帶資訊的,不能用於載入資訊傳送的通訊,空間中物體運動和資訊傳輸的速度依然不能超過光速!這也是小說《三體》中的黑科技“智子”所犯的科學錯誤。

    看來,唯一的意淫方向就只有類似“蟲洞”的技術了。引力引起時空彎曲,曲率足夠大就可以聯通時空,實現“躍遷”。躍遷是以《基地》為代表的科幻小說經常出現的詞彙,透過“超空間”走個捷徑,在不考慮技術細節的情況下,還是可以幻想一下的。《星球大戰》中的超光速引擎、《星際迷航》中的曲速引擎、《星際穿越》中的四維空間,走的都是這個路子。簡單的說,就是讓飛船抄了一條近道,瞬間到達了一個遙不可及的遠方,這樣即便是從地球觀察者的參考系來看,移速也遠遠超過了光速。或者更準確的說,這個飛船運動軌跡在我們這個三維空間的投影,遠遠超過了光速。

    好了,問題很歡樂,所以答案也嗨一點,畢竟夢想總還是要有的,萬一實現了呢?

  • 6 # 火星一號

    簡單來說,這就是利用了狹義相對論的鐘慢和尺縮效應。仙女座星系距離我們250萬光年,光傳播過來也要250萬年的時間,這只是從地球參照系的角度看來。愛因斯坦的相對論指出,時間和空間相對於不同參照系中的觀察者來說,並非完全一致。在其他參照系看來,仙女座星系就不一定就是距離我們250萬光年。例如,假設一艘飛船以速度v運動,飛船系和地球系測得飛船的飛行距離ΔL和Δl存在如下的關係:

    其中c表示光速。

    如果飛船速度為光速的86.6%,在飛船系看來,銀河系和仙女座星系之間的距離只有125萬光年,這是地球系所測得結果的一半。如果越接近光速,這種差別越大。

    根據上式,很容易可以得到飛船系和地球系測得飛船的飛行時間ΔT和Δt存在如下的關係:

    如果想要使飛船上的觀察者看來只用8年的時間飛到仙女座星系,那麼,飛船的速度就必須足夠接近光速,所以地球上的觀察者會認為飛船需要大約250萬年的時間才能到達仙女座星系。代入上式,可以計算出飛船的速度約為99.9999999995%。這意味著飛船離開地球時就要以這個速度前往仙女座星系,這顯然是不可能的,飛船不可能一下子加速到這麼高的速度。

    這裡我們可以考慮勻加速的情況,如果靜止於地球上的飛船以恆定為a的加速度飛往仙女座星系,那麼,地球系和飛船系的時間Δt和ΔT的關係如下所示:

    代入資料,用MATLAB計算:

    可以算出加速度a≈19.15米/平方秒,差不多相當於1.95g加速度,這是人體可以承受的範圍。

    但如果考慮到減速到達仙女座星系的問題,可以讓飛船前半程勻加速,後半程勻減速。這樣算出的加速度為相當於4.08g,人類無法長時間承受這麼大的加速度。

    總之,理論上是完全可以實現上述的情況。

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