假如飛船速度是百分之99.999999光速,去100光年外的星球,幾年能到?

隨便哈

答:這個速度下,時間縮短7071倍,不考慮加速和減速過程的話,100年就變成了5.17天。


這是狹義相對論的直接推論,假如你瞬間加速到99.999999%c,運行到100光年外,那麼在你的飛船上過了5.17天,但是地球上卻過了100年;如果考慮加速和減速過程,會涉及廣義相對論,較為複雜。

狹義相對論指出,相對速度會影響時間流逝的快慢,叫做“鐘慢效應”,公式如下:



固有時間:指在某一參考系下,同一地點前後發生兩件事的時間間隔,又稱之為“原時”;在上面例子中,對應於宇宙飛船中經歷的時間。

但是飛船要達到如此高的速度,也是非常難的,需要輸入非常大的能量。


對於其他速度的比較,見下表:



其中起關鍵作用的,是公式中的1/√[1-(v/c)^2],這叫做洛倫茲因子(γ),和速度v的變化趨勢如下圖:



我們可以看出:


地震博士

答案是比較確定的,若大家有任何疑問都可在評論中提出。按照公式計算,飛船隻需要5.17天即可到底該星球。下面詳細說明,保證解決您的所有疑團。

首先必須假設該飛船是作的勻速直線運動,所以討論的都僅僅是狹義相對論效應。什麼叫勻速直線運動,準確地說是慣性參考系,可以這樣理解,飛船中的人感覺不到加速。比如坐公交時,急剎車,乘客就能感覺到加速。

所謂飛船以近光速飛行,是指飛船相對於地球上的人的速度。拋開參照物討論速度是無意義的。在飛船上的人,他如果不看外面,是完全感覺不到自己的速度的。這就好比我們完全感受不到我們地球在高速自轉和公轉一樣。

飛船用了5.17天到達那個星球,在這5天多中,飛船上的人感覺不到自己的鐘變慢了,也感覺不到衰老變快或變慢。它只是知道過了5天多,他就從地球飛到了那個星球。

在地球所在的參考系看來,飛船從飛過地球到到達那個星球,總共用了接近100年的時間。什麼叫“所在的參考系”,這是重點,圈起來,要考。因為地球人是看不到遙遠的星球發生的事的,一方面他視力沒有那麼好,另一方面,

光傳播是需要花時間的。所以正確的做法是,地球人會委託那個星球上住的人來觀察,星球人看到飛船掠過星球的時刻減去地球人看到飛船離開地球的時刻,即是所用時間,大約是100年。地球人和星球人共同組成一個參考系。

這裡有兩個重要假設,就是地球人和星球的時鐘是嚴格對時的。關於如何對時,可以用中點光源法,也可以用以很慢的速度把一隻對好時間的鐘,慢慢移動到星球(可能需要幾萬年)。第二個假設地球和星球相對靜止,即相互之間沒有運動。

我們假設地球人和星球人是雙胞胎(當然這是不可能的,因為跑過去可能要幾萬年,如果以近光速飛行,則肯定會打破時間系統。姑且這樣假設吧)。地球人在看到飛船離開地球時,他10歲,那麼星球上那個雙胞胎看到飛船經過星球時,已經是110歲了。而兩個人聲稱看到飛船上的人時,卻發現飛船人沒有變老,大約只“老”了5天。順便說一下,星球人坐高速交通工具回去告訴地球人這個結果,地球人在得知結果時,已經是至少100年後了,那時候,地球人至少是210歲。

上面囉囉嗦嗦說了半天,大家千萬不要覺得麻煩,事實就是如此,必須異地測量,凡是認為地球人可以看到飛船人的所有動作的,都是沒有完全理解參考系的精髓。理解了異地測量的必須性,也就可以解決你以前的多數謎團了。同一時間,同一地點,測量才準確。否則,那就變成牛頓力學中的絕對時空觀了。

重點又來了,飛船人眼中看到了什麼?經過地球時,看到地球飛快地離自己遠去,地球的速度幾乎達到了光速。他覺得他自己是靜止的,地球正在以近光速運動。這也正是運動的相對性,地球人聲稱飛船人近光速,飛船人又何嘗不是認為地球人在作近光速運動呢?如果飛船人視力足夠好,或者用高速攝像機為地球照個相,他竟然發現地球不是圓的。地球在運動方向上被壓扁了,地球成了一個很扁很扁的橢圓。這就是運動的尺縮短。狹義相對論的基本常識。飛船人看到地球到月亮的距離只有54公里,而地球人聲稱地球到月亮有384000公里。當然運動是相對的,在地球人和飛船人擦肩而過的瞬間,地球人覺得飛船人好瘦好瘦,比竹竿還細。飛船人看地球人也同樣細的像竹竿。

為什麼運動的尺縮短?有很多理解方法。這裡給出其中一種。飛船人眼中的世界是:地球離自己遠去,星球高速地往自己衝過來,越來越近。飛船人在經過地球時,往星球方向發出一束光。你猜光多長時間到達星球?因為星球不斷接近自己,不斷拉進距離,所以光最後達到星球的距離就不需要100年這麼久了。結果就是,地球和星球構成的參考系認為光需要走100年才到星球,而飛船參考系認為,光只需要走5天多就可以到底星球。

總之,由於運動的尺縮短,飛船人感覺地球到星球的距離遠遠沒有100光年那麼遙遠。所以他5天多就飛到了地球人所在參考系認為的100光年那麼遠的地方。

最後一個問題,飛船人是否比地球人衰老的慢,比方說,是否地球人過了100年,飛船人才老5天。在狹義相對論中,即上面的假設中,這是絕對不可能發生的。因為本文開始接假設,飛船是勻速直線運動,也就是直線往前衝,永遠也回不了頭了,它永遠也不可能和地球人手拉手比較年齡了。注意,比較年齡必須在同一個地點,相對靜止。

聰明的你,可能馬上就想到了,難道飛船不能變通一下,掉頭再回到地球嗎?當然可以,但那就不是狹義相對論所可以解釋的了,因為掉頭過程中,產生了加速度。有加速度的系統,就要用到廣義相對論。結論是,飛船的人回到地球,變得更年輕了。但是,請務必注意,他之所以掉頭回到地球變年輕,絕對不是因為他的近光速運動,而是因為掉頭所產生的強加速度。他是以加速來獲得時間絕對延緩的。這個加速成本太大了,飛船人不得不接受非常強大的超重效果,會感覺自己變得好重好重,頭部嚴重失血。做過過山車吧,體會一下。飛船人若要使自己哪怕年輕10歲,所需要承受的加速,估計即使連全世界頂級的飛行員也承受不住。所以要年輕,是要代價的,這個代價不是高速,而是高加速。


犍為真人

看到這麼多回答,有的能自圓其說,有的前後矛盾,有的是牛頓,有的是愛因斯坦,其實歸根結底,就是怎麼看待時間這個東西,大體上認為時間是一個相對的矢量,而光速是一個不變的恆量,當物體的速度逐漸達到光速時,質量無限縮小或者說是坍塌,時間無限停滯,當達到光速時,也就是極限,一切歸零,質量為0,時間也靜止,這也是為什麼速度無法超過光速的原因。質量為零的物體哪來再有加速度a,時間靜止了速度也沒了增量。當宇宙中物體都達到光速時,質量也就消失了,世界處於純能量的混沌之中,天地初開,其實就是能量無限強大,強到像盤古開天闢地一樣,混沌打破以後宇宙在減速,逐漸形成元素形成物質。黑洞假想其實沒錯,這是物質或者說存在的歸宿,不管是物質還是思想最後都湮滅了,也就是世界輪迴一個節點,也可以說是物質世界的終點,黑洞湮滅物質後,能量無限強大,而元神其實就是一種能量,唯心主義說的是思想不滅,唯物主義說的物質不滅,其實既對也不對,這就跟形而上和刑而下的區別類似,兩者抓住的都是表面,感覺自己形而上了,其實也就是形而下的中高級階段,主觀看到和客觀看到的區別,其根本還是拘泥於一種認為是客觀實在的表象,也可以說是存在,物質的存在或者是思想的存在,但存在的背後是什麼?其實就是一個字,空,真正不變的唯有元神,姑且說是元神,好理解,元神不是神,也不簡簡單單的是靈魂,元神聚合分散飄蕩在宇宙之中,非有非無,所見到的一切只是假有,各種形態其實只是虛假的表現,都受看不到的定律所控,包括人類發現的和沒發現的物理化學定律。不同的物質因其不同的化學成分,再細研究便是原子,再到微觀便是各種沒區別的質子中子電子了,電子為什麼沒質量,因為光速運動,表現出來的是能量,再細分是什麼?有人說是上帝粒子,其實也沒錯,萬物的本源都是一樣的。物質或者說存在的本體便是表現為各種定律的空,那雙看不見的手就是元神的存在方式,也可以說是具體體現。存在是一種感知,可謂器,什麼謂之道?不是唯心唯物那麼簡單,也不是唯心唯物那麼複雜。看看那太極,就是兩種形態的互相糾纏轉化,也是大自然奧妙的精確描述,也是中國古人智慧的結晶,別問我伏羲是誰,我真得不知道,也許悟道,你就是下一個伏羲。


D11A

不是說扯上光速的,就要想那麼複雜。以光速的百分之99.9999...飛到一百光年外的星球,用時估計也就比一百年多一點點吧,這個好計算的,時間的等於路程除速度就行。

光看題目還不夠,題主的描述才是關於相對論的我來複述一下:以這個速度飛行,那麼飛船內的人感覺過了多久呢?地球上的人感覺過了多久呢?

剛才開頭已經把地球上過當時間給出來了,就是一百年多一點。那麼這個飛船內的時間怎麼計算呢?按照時間延緩公式來算:

t和T分別代表的是飛船內和地球上的時間。把條件代入:v是0.99999999C,T是100年,求出來飛船內部的時間t是0.0141421356年,換算成天就是約5天時間。

不要吃驚,如果飛船的速度更快,那這個天數還會更小的。如果你在飛船上,當你達到目的地時,如果可能的話,你會知道你地球上的親人都已經過世,而你卻一點都沒有衰老。

當然了,目前是造不出怎麼高速的航天器的,因為根據質能方程和質量變化公式,航天器需要的能源基本是接近無窮的。我們只能把希望寄託於蟲洞旅行了。


賽先生科普

答案是肯定的,100.000001年。

當然,這是不考慮地球、太陽系公轉的情況下,純自身速度的飛行時間。

100光年意味著以每秒29.80萬公里的速度要飛100年,99.999999%的光速即意味著每秒29.79萬公里,幾乎就是100年。

不要學那些科學家把自己給套住了,他們都是瘋子。其實就這麼簡單。

接近光速並不會發生時間扭曲或凝結。

光速太快,所以理解起來比較抽象,用一個簡單的例子來說明。

兩個人分別站在操場兩端,相隔340米,他喊一句對方,對方要1s之後才能聽到,也就是說對方聽到的其實是他1s前發出的聲音。

如果他以音速反向奔跑,1s後再喊一句對方,那麼對方要2s之後才能聽到。以此類推,假設他一邊繼續跑了10s,那麼對方需要在這之後11s才能聽到,也就是說,對方在第21s聽到的其實是他10秒前發出的聲音。

而進一步假設此人站在30萬公里外以光速奔跑,1s過後你看到的其實是現在那的他,當他往前奔跑1s,你會在2s之後才能看到。同上類推,當他繼續奔跑10s,對方要在第21s才看到。

同樣如果這艘飛船以光速飛行了100年,地球上的人要在200年後才能看到。

而對於飛船上的人來講,地球上的時間是幾乎靜止的,即便他100年後到了100光年外的星球,他看到的還是他起飛當年的地球。所以對於他而言,地球的時間景象是“凝結”的。

但實際上他經歷了100年的同時,地球也已經經歷了100年。他在飛行期間他看到的地球和空間是靜止狀態,而他到達目的地只能看到100年前的地球模樣。

這只是空間扭曲,並不是時間靜止。

更不會因此而只用幾年甚至幾天就能抵達100光年外的星球。時間永遠是=距離/速度。也就是100萬光年/每秒29.79萬公里=100.000001年。


金輝134451342

看了幾個回答和評論,實際上答案已經很明確了的,之所以會出現如此多的爭議,還是對“時間”的理解存在差異!

實際上,把提問者的問題換一種方式來提問或許更容易理解:假如飛船以百分之99.999999光速飛行50光年遠,然後立刻再以同樣的速度返回地球(假設可以做到),飛船上的人會看到什麼樣的地球?

如此問題很多人理解起來會容易,也不會被光速和時間的相對關係繞來繞去,最終把自己都繞暈了!

愛因斯坦的相對論已經告訴了我們,速度會讓時間變慢,注意,這裡的變慢是相對的,並不是絕對的!也就是說,在地球上的你看到接近光速飛行的飛船裡面的人都會以慢動作上演,比如說,你平時打個噴嚏就一秒鐘的事,但看到飛船裡的人打噴嚏可能要話費一分鐘甚至更長的時間!這就是時間的相對性!理論上,如果飛船以光速飛行,你看到飛船上的人完全處於靜止狀態,時間停止!他做的每一個動作都會拉伸到無限長時間!

明白這點,就知道飛船以接近光速飛行50光年的距離再返回地球會看到什麼了,飛船上的人會“變年輕”,相對於地球上的“年輕”。而且如果飛船上的人飛行時能看到地球上發生的一切,會發現地球上的一切都會以類似電影中快進的方式運行著!

這種時間膨脹的效應也真真實地出現在我們每天的生活中,GPS定位系統就是利用的這種效應,科學家們必須調整衛星上的時鐘,否則GPS會完全失效,我們會被導航到溝裡去!

說到這裡,答案應該很清楚了,在地球上的你看來,飛船用了100年時間飛行了100年,而對於飛船上的人來說,他花費了更少的時間(具體多長就不計算了,其他回答已經給出了答案),這也是我為什麼飛船上的人回到地球后會發現地球上的人都變老了,而自己依舊年輕!


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