距離地球4.3光年的星系的一束光到達地球時,由於這一束光已經在光速下飛行了4.3光年,從光粒子角度看,地球是4.3年後的地球還是430年之後的地球?

王宗林


簡單回答。首先擼一擼這道題的意思。

實際上題主問的意思是乘坐光速飛船來地球,飛了4.3年(題目錯寫為"飛了4.3光年",光年是距離單位,不是時間單位。如果寫成"飛了4.3光年距離"也是對的),從坐飛船的人(光粒子)角度看,看到的地球是4.3年後還是430年後的地球。

這個題目實在有些邏輯混亂且令人費解,比如那個"430年後"是怎麼來的無從知曉,那個此說法莫明奇妙,無解,就不予置評了;另外那個坐飛船的"光子"看到的地球時間是從剛出發時看到的起算,還是地球人看到這艘飛船啟程後的樣子來算呢?也就是以哪個參照系為準的問題沒說清楚。


那麼時空通訊就忽略題目中這些bug,來簡述一下各種參照系中觀測者看到的真實時間情況。

首先,那個乘坐飛船的光子到4光年距離(為方便描述就用整數計算,後同)的地球來,從地球人來看,它飛行了4年,因此地球時間已經是從飛船出發後4年後的地球;而這個"光子"在出發時看到的地球是4年前的地球,在光速飛行中,因為時間膨脹尺縮鐘慢效應,達到光速時在光速中的一切時間停止,所以從"光子"也就是乘坐飛船的人感覺,是瞬間到達,沒有花任何時間,但到達地球后看到的已經是12年後的地球了。


釋疑:

1、坐飛船的人啟程時看到是4年前的地球樣子,假設飛船啟動時看到的地球是2010年,如果與地球同方法計年,出發地就是2014年;

2、而地球人看飛船啟動也是4年前的樣子,就應該是2018年的人才看到出發地2014年啟動的飛船;

3、然後2018年的地球人看到飛船飛過來用了4年時間,地球已到了2022年;

4、飛船從2014年出發,到達地球已是2022年,感覺瞬間飛躍了8年時光。但光子和乘飛船的人出發時看到的是2010年的地球樣子,到達地球后看到的已是2022年的地球,視覺時空己過12年。


以上計算忽略了有質量物體不可能達到光速,啟動和到達所需的提速和減速時間,以及4光年距離兩邊互相看得到看不到等問題,僅從純理論和邏輯上討論。

時空通訊完全清楚這種飛行在現實中是不可能實現的(曲速引擎另當別論),僅為解答此題提出的觀測者時間感受而作,請點評討論勿在上述問題上糾纏,謝謝。

鑑於上述不同參考系中時間流逝效應,我們在看科幻作品時才會出現爺孫年齡倒置的現象。

宇航員回來依然年青,孫子卻成了百歲老人。想想如果你坐光速飛船到50光年的星體走了個來回,你兒子已經100多歲了,你還是走時模樣,什麼感覺?

我這樣回答不知說明白了沒有,歡迎理性點評討論,說出你的看法。


時空通訊

首先,題主混淆了參照系,在討論時間和空間的時候沒有說清楚是哪個參照系中的觀察者。根據相對論,時間和空間在不同參照系中的觀察者看來是不一樣的。一個恆星系統距離地球4.3光年,假如這個距離是從地球參照系中的觀察者所測得的結果。那麼,在地球上的觀察者看來,該恆星系統中發出的光需要飛行4.3年才會到達地球,也就是說當光從這個恆星系統傳播到地球上時,地球上的時間已經過去4.3年。但從光子的角度來看,時間是不存在的,一切的過程都是一瞬間,所謂的距離都為零。

在《三體》中,在地球上的觀察者看來,DX3906恆星系統距離地球286光年。對於星環號參照系中的程心和艾AA而言,由於飛船相對於地球的運動速度極快,從地球飛到DX3906只要52個小時,而地球上的觀察者會認為飛船的飛行時間約為286年。飛船系的時間ΔT和地球系的時間Δt存在如下的關係:

其中v是飛船的飛行速度,c是光速。

根據《三體》中的設定,飛船的運動速度需要達到光速的99.9999999785%才能產生這樣顯著的時間膨脹效應。

下面再來回答一下題主在問題描述中的最後一個問題,如果飛船從4.3光年外的恆星系統出發,飛行5年的時間到達地球,那麼,這個距離和時間究竟是哪個參照系中的觀察者所測得的結果,題主根本沒有指明。如果這個距離和時間都是相對於地球參照系而言,那麼,地球在飛船飛行過程中所經歷的時間就是5年,但飛船上的時間過得比這少。飛船的飛行速度大約為光速的86%,所以飛船系所經歷的時間大約為2.5年。

當然,題主的意思很有可能是這樣的:4.3光年是從地球系測得的距離,而5年是從飛船系測得的時間。對於這樣的情況,通過計算可知,v=4.3c/5√(1-v^2/c^2),飛船的飛行速度大約為光速的65.2%,地球上的觀察者會認為飛船的飛行時間Δt=4.3/0.652年≈6.6年。因此,如果飛船從2013年出發經過5年的飛行之後抵達地球,此時的地球已經是2019年的年中,而非2018年。


火星一號

本來是反駁某位答題達人的,現在發出來跟大家探討一下:

有發光光源的一束光從4.3光年的距離到達地球,和一艘跟光速一樣速度的飛船到達地球的時間是一樣的4.3光年。 只是一束光到達地球時,地球人看到的是4.3年之前光,之後還會有4.3年時間的光繼續達到地球,地球只是推遲了4.3年看到開頭,結束時間也推遲了4.3年,因為發射源不斷地在發射光。

但是重點來了,如果把一束光改成同樣速度的一艘飛船(假設成立),那麼飛船從原先位置發射的時候,地球人是看不到的,過了4.3年地球才突然變出來一艘飛船,飛船上的人也是過了4.3年時間才到達地球,如果飛船開始發射的時候有人同時通知地球人,那麼地球人也是等了4.3年,沒有任何時間變慢或停止的發生。不同的是地球人感覺突然有一艘飛船出現在面前,再看不到後面有飛船飛行的過程影像,因為人類要藉助光才能看到東西的原因,飛船光速飛行時沒有光反射,所以人類只是能看到停下來的飛船,感覺瞬間就出現了。但是不管地球人還是飛船上的人,時間還是同樣的宇宙時間,沒有任何改變,從發射到到達地球飛行要耗時4.3年,地球人也是用時4.3年等到飛船出現。 飛船不動或者低於光速時,是會有光反射,會形成影像用光速傳播出去,人類看到的是光,而不是飛船本身,如果是一個光源,那麼是源源不斷髮射出來的光子,而不是隻有一個光子到地球。這個光子到達地球之後,要繼續它的旅程,後面看到的是別的光子。瞬間到達只是人類感官,不是時間問題,更不是宇宙事件實質,宇宙空間內的物質或事件必須遵照宇宙規則運行,這種運行事件無法重複,也就是無法改變時間,否則宇宙規則就會崩潰,進入無序狀態。


外行球迷

這題目有點不對呀!4.3光遠飛出的光子,到了地球,那也就是說地球要4.3年後接到,而不是430年後接到。

題主無非是又在討論狹義相對論問題。物質與時空、信息是不可分離的。信息必須由能量傳遞,有信息必有能量,而能量(玻色子能量)只是以光速傳播,既不越光速,也不低光速。時空不能減能量光速,只是由於時空扭曲而增加“時空距離”而延時帶來的減光速而已。物質介質也不能減光速,只能是吸收或散射玻色子而減能量、減信息量、模糊信息而已。

4.3光年遠的星球上的粒子,以光速飛向地球,費米子等實物粒子不能光速行駛,也就是說,只有信息和能量可以光速行駛,遠距離物質間的相互作,只能以能量傳遞,實體到來只能叫碰撞,其信息載體是動能。

如果是實物粒子(費米子)來到地球,則無所謂時間,就是n光年,它還是它;但玻色子能量就不同了,它帶來的是4.3年前的信息而已,4.3年前那個星球相互作用的信息,或其上發生的事件。

那麼,狹義相對論的孿生子問題怎麼看呢?這個孿生子之一經過近光速運動,因為他是實物粒子,他仍然是他,他的延壽只能從時空守恆上解釋,即物質在時空中運動,其時空拓撲守恆,物質運動速度在時空中的積分應當守恆!具體表達形式慢慢就會浮出水面的!


譚宏21

雖然不知道那個430年是什麼鬼,但提問得很好!先贊一個👍!因為好像從來沒有人問起從光子的角度看問題,讓我告訴你,以現在我們所知的物理知識,對於光子來說,它經歷的時間是為0的,就是瞬間到達,不單這樣,就算它是從43億年前的星球上飛過來,在它看來也是瞬間到達,沒費時間,其實不單是光子,所有組成我們這個宇宙量子級別的東西,如夸克、電子、中微子、各種射線等,也是沒有時間這個選項的,因為它們不是以光速在運動,就是以光速在振動。宇宙已誕生了137億年,但在組成宇宙的物質看來,時間為0!說明什麼?說明了兩點:

一、宇宙這部機器運算太快了,整個宇宙的生命史瞬間完成,更不要說中間的各種演化。好比現在的光纖路由器,你看的幾千部電影,幾萬本百科全書,它瞬間就看完了。

二、由於沒有時間選項,整個宇宙可能是虛擬的,比如夸克,一億前和一億後是一樣的,沒有變老,變老的是“宏觀”層面,我們看到的就是分子的組合分裂,像我們的地球,在量子們看來,並沒有什麼海枯石爛、滄海桑田,大家都是老妖精,容顏不曾改變,與幾十億年前完全一個樣,說明我們的宇宙只不過是個程序,你看到的是它的運算過程。


蜈蚣百足1

光年就是光子經過一年間距離,那麼這束光到達地球時已經行駛了4.3年的時間相對與距離地球4.3光年的星系來說看到的是4.3年後的地球,同樣地球觀測到的這個星系是4.3年前的星系。


潘志祥7


愛因斯坦狹義相對論的推論時間膨脹效應,說明了光粒子的時間是靜止的,也就是說時間對於光粒子無實際作用。

時間對於光子是無意義的,無論是飛行了多久多遠,沒有時間流逝。距離地球4.3光年,以人類角度來看,光束飛來地球用了4.3年,也就是說光子來到了4.3年之後的地球。還有一個觀點題主可以仔細去了解一下。

同時性的相對性

根據狹義相對論的時間膨脹效應,你的壽命是100年,無論速度多快你就只能活你的100年,即使其他人眼中的你活了1000年,也僅僅是100年的內容平分到1000年的時間裡,可能你的一次眨眼時間就是一個小時。


(所有圖片來源網絡侵刪)

回到題主的問題上,地球就是過去了4.3年,光粒子角度沒有時間流逝,它如果有思維可能會認為地球在像電影一樣在“快放”。



黑洞家的鏟屎官

按照守恆定律其實很好理解,請全部按照地球時間理解:飛船出發時看到的地球是2010年的話,那麼飛船出發就是2014年,到達地球就是2018年,飛船上的人在飛行過程中一直盯著地球的話就是用4年的時間看到了10到18共8年的地球(跟看視頻快進×2一樣),而地球看飛船是2018年看到飛船從起飛到到達是同時的。所以光速的時候看前方的事物會覺得時間變慢了,看後方的事物會覺得時間變快了,其實時間是沒變的。你還可以這麼理解,飛船從2014年出發到2018年到達地球的所有情景都是同時傳送到地球上的你的眼睛裡的。


有名108198316

大概推論一下題主的問題:題主在4.3光年外看到了地球並設定一個降落點,此時(設為時間點A)看到的地球是4.3年前的地球。然後他以光速向地球飛去,4.3年後到了地球(設此時間點為B)。但是題主在這飛行期間是感覺不到時光流逝的,他會認為自己是瞬間到達。不知題主問從哪一個時間點看,如果從A時間點看,題主到達地球的瞬間在A點是看不到的,要等4.3年後才能看見。那在A點就看到題主12.9年後才降落在了地球。


ggwwhh2003

光年是以地球角度觀察的長度單位,與時間無關,我覺得在地球以外的虛空並不適用,因為我們現有的技術無法以光子的角度做觀察,至於到達後是4.3年後的地球這是有可能的,但不絕對,會有很多的變量


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