在三體最後程心乘光速飛船逃離地球時,去到287光年外的星球,爲什麼只用了52個小時?

冰劍夜琴


在三體最後程心乘光速飛船逃離地球時,去到287光年外的星球,為什麼只用了52個小時?

三體確實是一部偉大的作品,特別是相對論方面的普及,達到了非常高的層次,即使很多人無法明白為什麼會如此,他們至少知道了了光速或者接近光速的飛船中的時間與地面時間流逝是不一致的。

這兩者之間的關係,可以用一個公式來表示:

t為飛船時間,t'為地面時間,陳心去到287光年外的星球,只用了52小時,這是飛船系中真正尺縮效應後的距離,可以認為只有52光時的距離

其中L=52光時,L0=287光年,C為光速,那麼V的計算就很簡單了,代入計算有V=99.9999999786%,幾乎可認為已經無限接近光速。

不過這個跟通行的曲速理論存在一些差異,當然對於這種僅存理論上的動力形式並不評價哪個更先進一些;以西方流行的曲速理論上看來曲速飛行時使用彎曲空間的能力將飛船包裹在一個空間泡泡裡,在這個體系中移動的只是一個空間,而飛船在這個空間裡是不動的,因此脫離了相對論的桎梏!這也是宇宙膨脹可以超過光速的原因,觀測得到的結果是空間的膨脹似乎不受光速限制。

那麼三體中的曲率飛行則並沒有製造一個彎曲空間將飛船包裹在內,而是直接在飛船前後方壓縮與擴張空間,讓空間的彈性推動著飛船前進,因此飛船相對於空間仍然是移動的,結果就是飛船並沒有逃脫相對論的桎梏,並且不能超過光速,只能無限接近光速的原因!


星辰大海路上的種花家


這裡就要涉及到愛因斯坦的狹義相對論了。我們平時所用的時間和空間,都是以地球參照系為準,但如果有個參照系相對於地球運動,這個參照系上的時間和空間將不同於地球參照系。不過,對於運動速度很慢的情況下,參照系之間的時間和空間的差別很小,可以忽略不計。但如果接近光速的情況下,就必須要考慮這種差異了。

在《三體》中,程心乘坐的星環號飛船使用曲率引擎可以達到接近光速的速度,但並沒有達到光速,也無法達到光速。飛船飛到287光年外的星球,只用了52個小時,這裡其實涉及到了兩個參照系的參數,287光年的距離是從地球參照系的觀測者看來,而52個小時是從飛船系的觀測者看來,如果把兩者結合在一起,似乎就出現了超光速現象,但這是沒有意義的。事實上,只有地球系的時間要與地球系的空間進行比較才有意義,飛船系的時間要與飛船系的空間進行比較才有意義。

為了便於計算,這裡忽略星環號飛船的加速和減速時間,並認為它是勻速運動。根據狹義相對論的尺縮效應,飛船系和地球系所測得飛船的飛行距離ΔL和Δl存在以下的關係:

其中v是星環號的飛行速度,c是光速。

從上式中可以看到,當飛船足夠接近光速時,在地球系看來相隔287光年的距離,在飛船系看來這個距離很短,所以只要很短的時間就能飛完這段距離。

此外,根據狹義相對論的鐘慢效應,飛船系和地球系所測得飛船的飛行時間ΔT和Δt存在以下的關係:

由於星環號的運動速度十分接近光速,所以在地球系看來,飛船飛行287光年的距離所需的時間大約為287年。但飛船系的時間只用52個小時,並且飛船系測得的飛行距離只有大約52光時。從這些參數中,可以大致推斷出星環號的飛行速度約為光速的99.99999997864%。


火星一號


這個具體的數據哪,大劉在寫書前一定親自計算過,在這裡不贅述了。

這個問題大家一定很迷惑,按照我們平時生活中接觸的各種運動,這種情況不可能發生。我們都是生活在低速世界的生物,牛頓的經典力學就可以解釋低速世界的一切運動,對於看得見摸得著的這些我們都習慣和熟悉了。



但是當速度無限接近於光速,牛頓經典力學不再適應,這個時候要應用愛因斯坦的狹義相對論來理解。在這裡說兩個主要結論那就是時間膨脹和尺縮效應。在這裡時間和空間不是絕對的了,它根據參考系的不同會出現不同的值。當飛船速度無限接近光速,會發生嚴重的時間膨脹和尺縮。程心確實用了52個小時,飛了52光時;地球上的人來看,程心用了287年。



在這裡程心的52(小時)=地球人(287年),通俗的理解就是程心如果地球人能看到她的話,像被放了慢動作一樣,一個眨眼的動作可能花費她在於我們看來十年的時間。

關於狹義相對論此處劃重點。
有興趣的可以來研究研究。


科學黑洞


在同一速率世界,時間一致,比如我們現在所處的光速世界;當超越了光速,就進入了另外一個速率,也進入了另外一個時間體系。好比小孩在公園的螞蟻窩撒泡尿,摧毀了螞蟻辛苦幾個月建起來的家,但對於螞蟻的世界而言這幾個月時間,它們已經歷了好幾代文明。當然我們和螞蟻都處在同一速率世界,只是對時間的體驗是不一致來說明時間的相對性。


時代的踐行者


平常我們走在路上要到達另一個地點,比方說超市,如果你與超市的距離是2公里,你以平常步行的速度去超市買東西吃,拿路程除以速度很容易就得到了所需的時間。

但這樣的公式是用在低速運動中的物體,對於高速或者極高速狀態下的物體,我們改用相對論中提到的公式。所以,這就造成了很大部分人不瞭解具體的情況。

在相對論中,時間與空間都不是絕對的,而是相對的,這取決於參考系的選擇。

鐘慢效應(時間膨脹效應)是指高速運動下的飛船時間變慢,越接近光速,時間變得就越慢;

尺縮效應是指,就連空間長度也是會變化的,飛船運行的速度越快,那麼飛船實際飛行的距離就越短。

從這兩個方面都可以說明為什麼程心在駕駛接近光速的飛船飛行到287光年外只用了52個小時。

從時間膨脹效應上來看,她駕駛的飛船是無限接近光速的飛船,那麼飛船系的時間就會變得很慢,這樣原本以為需要287年以上的時間,卻只用了52個小時。

從尺縮效應上來看,她駕駛的飛船無限接近光速,那麼對於飛船系來講,星環號飛行的實際距離要比原先的287光年短得多的多,似乎是將起點與終點拉得更近了些。

不過就程心的星環號飛船來講,星環號的速度還不是太快,如果可以達到光速的99.99999999999%的話,那麼星環號用的時間就不是原本的52個小時了,只需要1.116個小時而已。而星環號的飛行速度大約是光速的99.99999997864%。


一枚遊戲科幻迷


簡單的說一下。假如我的壽命沒多久了,而科技水平達得到,我將以光速飛向半人馬座。那麼在我有生之年能否到達?答案是能。早起人們也無法接受這個事實,比如:從太陽以光速飛過來的μ粒子,壽命極短但是人類卻可以在地球上檢測到。然而光速走過這段距離需要8分鐘,遠大於它的壽命。


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