太空人以光速離開地球100地球年,走時30歲,回到地球他還是30歲嗎?

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宇航員以光速離開地球100地球年,走時30歲,回到地球他還是30歲嗎?

當然無法達到光速這些羅哩叭嗦的廢話就不說了,假如宇航員光速離開地球100地球年,觀測者的時間也定了,走的時候30歲...所有的計算條件都已經非常充分,那麼算一算就知道了:

來,把朕的光速飛船拉出來......

t是觀測者時間系,就是100地球年;T為宇航員時間系,需要計算;V速度,題中是光速;C為光速,那麼上題中相信您目測也能計算出T將等於0!

您沒有算錯,而且目測得非常準,堪比酷睿二代CPU的速度!光速飛船中的時間系是停滯的,無論地球時間如何過,飛船內的時間都是0,因此毫無意外,100地球年後回來,宇航員仍然只有30歲!

看起來很像一個時間隧道嘛,不過是單向通向未來!對於科技控,通向未來比通向過去更有誘惑力,那麼能實現不?

非常抱歉,無法實現,因為沒有任何理論能將有靜止質量的飛船加速到光速,理論上只能無限接近光速,其實100年摺合1年也行啊,比如在飛船上過1年,地球過100年這樣的交換比!那麼來計算下要達到多少速度呢?

1=100×√ 1-(v/1)^2計算出:

v≈0.99498743710661995473447982100121≈99.4987%的光速!

您的飛船隻要達到99.4987%的光速即可達到與地球時間1%的比例,恭喜哈,還是存在可能的!

但是很抱歉,現在最快的探測器連30KM/S的速度都沒有達到,這個速度只有光速的1%%!

路遠遠其修遠兮,仍將上下求索......


星辰大海路上的種花家


對於這個問題,就要考慮到相對論效應。首先一點,宇航員的速度只可能低於光速c。另外一點,如果宇航員以恆定速度v相對於地球運動,由於參照系發生了變化,宇航員所經歷的時間不再與地球人同步,前者的時間ΔT過得比後者Δt更慢,其關係如下:

根據上式,假設宇航員以光速86.6%的速度離開地球,在太空中飛行100年後返回地球。

如果這100年是宇航員所經歷的時間,那麼,當他回到地球時,他的年齡當然就是130歲(如果還活著的話),而地球上已經過去了200年。如果這100年是地球人所經歷的時間,那麼,當宇航員回到地球時,由於他的飛行時間是50年,所以他的實際年齡只有80歲。如果越接近光速,宇航員和地球人所經歷的時間長短差異就越大,計算方法是一樣的。

但如果我們考慮更加實際的情況,為了使宇航員活著,他的速度不可能從零瞬間加速到接近光速,也不可能從亞光速瞬間減速為零,這麼大的過載人體是無法承受的。這裡我們可以考慮宇航員以1g的加速度加速前半程,然後調頭以1g的減速度回到地球上。那麼,在飛行半程時,宇航員和地球人所經歷的時間ΔT和Δt的關係如下:

其中a表示加速度。

如果宇航員認為自己飛行了100年,那麼他回到地球后年齡顯然為130歲(如果還活著的話)。這樣宇航員認為前後半程的飛行時間都是50年,而通過上式計算可知地球人認為前後半程的飛行時間都是1.3×10^22年。所以宇航員返回地球后,地球上已經過去2.6×10^22年。可見,以恆定的加速度飛行足夠長的時間會造成極為顯著的時間膨脹效應。

如果地球人認為宇航員飛行了100年,那麼,宇航員自身所經歷的時間只有9年。所以當宇航員回到地球上時,他的實際年齡只有39歲,儘管地球上已經過去了100年。


火星一號


宇航員以光速離開地球100地球年,走時30歲,回到地球還是30歲!

根據狹義相對論,當物體的速度接近光速時,會有時鐘變慢的效應。而根據上面的式子測算,可以得到在接近光速的宇宙飛船上航行1個小時,就相當於14個地球年。因此,宇宙飛船離開地球100地球年,也就是航行了7.14個小時,回來的100個地球年當然也是7.14個小時。這個人的年齡只不過是增加了30歲加14.28個小時。因此,他當然還是30歲。但是地球上200個地球年過去了,他的同輩人早已去世,他的第第七代後代或許都和他一樣大了。

因此,我們不由得佩服愛因斯坦腦力的強大,他可以發現如此玄幻的相對論。使得人類可以利用這樣的理論去探測宇宙,發現宇宙奧秘。當然,現在人類現在還沒有達到這樣高的水平,可以製造達到光速的飛行器。相信到了那一天,乘坐這樣的宇宙飛船來回的宇宙飛行,甚至可以使人達到一種某種意義的長生不老的效果!


地震博士


首先,任何有質量的物質都不可能以光速運動,我們就假定題目是“非常非常非常接近光速”。

其次,題目沒有說清“100地球年”是飛船上的時鐘還是地球上的時鐘。這兩者是完全不同的。可能的誤區是“地球年”不是指“在地球上過一年”,而是一個時間單位。物理學上時間是指一個週期性事件的發生次數的計數,比如現在標準使用的是銫原子的振動次數(嚴格一點說是其原子基態能級越階的輻射週期)。地球年對應的就是一年裡銫原子的振動次數。

如果是地球時鐘上100年,假定飛船為光速的0.99倍,那麼返回時飛船上的一切物質,包括銫原子都只經過了大約1/7的週期次數,也就是說大概過了14年(宇航員的自我感知也只有14年,也就是44歲),如果飛船是0.9999倍光速,那宇航員只經歷了1.4年,也就是不到31歲半,如果飛船是0.999999倍光速,那宇航員和飛船時鐘都只感知了52天的時間,如果飛船速度進一步接近光速,宇航員的時間會一直減少,彷彿一出門就回家了,儘管家裡已經過去100年。

如果是飛船上時鐘經過100年,那宇航員當然就過了100歲,就是130歲呀(算你長壽)。不過回到地球時可就滄海桑田了,飛船0.99倍光速還好,地球過了七百年,0.999999光速地球就是七萬年了,速度再一直高上去,回來時地球甚至太陽系可能已經不存在了。

這些道理和計算用狹義相對論很好解釋,當然前提是看得懂,當然狹義相對論還是比較好懂的。

對相對論大放厥詞的人,通常都是民科,或者少數文科生,大部分文科生還是謹慎的,不懂也不會亂說。

其實相對論所闡述的時鐘變化效應,就隨時隨地發生在我們日常生活中。我們每天無數次使用的GPS定位就高度依賴相對論:同步衛星由於自轉半徑顯著>地面,其空間速度極大,會造成狹義相對論的時間膨脹,同時,由於其收到的引力減小,時空曲率下降,又會收到廣義相對論的效應。所以衛星上的時鐘和地表上是不同的,每天會差出大概幾十微秒,只有準確計算這兩種相對論效應,才能矯正時間差,否則我們的定位系統都無法工作。

所以說,我們所有人,不管你是否理解相對論,是否是民科,是否反對相對論,只要你每次打開高德地圖或百度地圖或google map,你就再一次的用實驗去證實相對論的正確性,和愛因斯坦的非凡大腦。


帖木兒


答:本題中涉及的主要理論是愛因斯坦的狹義相對論,簡單說就是時間膨脹效應


以下要基於狹義相對論進行解釋,所以首先要說宇航員達不到光速。宇航員以無限接近光速離開地球過了100年,如果這個時間算作宇航員的100年時間,同時這個宇航員可以活到那麼大歲數,那麼他返回地球的時候就是130歲,沒有具體算過,地球一定已經是滄海桑田。
第二種情況是地球的100年時間,根據愛因斯坦的狹義相對論的時間膨脹效應,這個宇航員的時間是膨脹的,也就是說他的時間流逝速度很慢,可能僅僅過去了1年或者一個月(沒有計算過),也就是說他返回地球的時候依舊那麼年輕,幾乎歲數沒變,但是地球上已經經過了100年。以下是時間膨脹效應公式:



簡單理解就是運動速度影響了時間流逝速度,對於光子來說時間就是靜止的可以說是沒有時間概念。



科學黑洞


這樣回答你的問題吧,比如他從1900年離開地球,2000年回到地球,那麼對於他而言,時間可能只過去了幾分鐘;換言之,如果他從1900年離開地球,他駕駛著無限接近光速的飛船,他在飛船內很堅挺的活到了他的130歲,那麼回來地球時,地球可能已經公元190000年了(假設那時候人類還存在)

但我的理解是這樣:1,我們活在地球上,地球的自轉公轉是固定的,太陽每天東昇西落,一年四季春夏秋冬。2,構成我們人類的是分子原子電子,它們每秒都在高速的運轉著。

那麼問題來了,我們所感知的一秒,以及我們的電子,是在地球每天自轉公轉的速度下進行;那麼人在飛船已無限接近光速下的時候呢?顯而易見的是,無限接近光速的速度,是地球自轉公轉的很多倍。當我們無限接近光速時,那麼我們的原子電子與之前地球自轉公轉時,顯得就慢的很多很多,但我們身在這種速度下的時候,卻無法察覺出來。但是地球上的人觀察我們的時候(假設飛船透明,假設望遠鏡足夠清晰),他們就覺得我們的動作很慢。比如我們在飛船上煮了一碗泡麵吃完花了15分鐘,但地球上的人們用了150年才看完我們的這個過程。

需要聲明的是:以上的數字只是比方,並無實際計算過程。其實我不認為速度對時間會產生什麼影響,再快的速度也不會讓時間越快或者越慢。但,但,但(重要轉折說三遍)會對人體產生影響!!!

以上純粹私人觀點,憑藉著自己的愛好得出的結論!


手機用戶6317928095


首先假設不成立,因為我們沒辦法將一個大活人的速度加速到光速。只能是無限逼近而不可以達到光速,想要達到光速,只有變成光。

暫且將假設設為成立,那樣的話的確如同題目所說的一樣,走時30歲,回來時還是30歲。速度變成光速,時間就相對靜止了,在外人看來,宇航員像是被定住了一樣,不再有任何的活動。


當然題目中還有一點沒有說清楚的就是這個時間指的是地球上的時間還是宇航員手錶上的時間。不過想想也知道這指的是地球上的時間,因為既然宇航員的速度都達到了光速了,那麼其本身就會變成光,根本就沒有時間的概念了。所以地球上的一百年,甚至是一萬年,對於他來說都沒有區別了。

老是說以光速飛行也不好玩。其實大可不必以光速飛行,既然可以無限接近光速,那就不如假設一宇航員以無限接近光速的速度飛行一百年(地球上的時間),那麼回來時他的年齡可能不會有太大的變化,

假設他以光速的86.6%飛行,那麼回來的時候他就是五十歲,但是如果是以光速的99%,將會是44歲,如果以光速的99.99%,對於宇航員來說時間只過去了1.4年,如果速度進一步接近光速的話,宇航員的時鐘相對於地球來說將會越來越慢,最後很有可能地球上過了一百年,而對於宇航員來說只不過一秒而已。

不得不佩服相對論的巨大魅力,它既告訴我們光速不可逾越,告訴我們想要到達遙遠的星球不能夠只憑借增加速度,但是如此同時,它也告訴我們只要是足夠接近光速,竟可以“長生不老”!可是吧,這終究是沒有什麼意義的,因為即使時間變慢了,但那也只是相對於地球來說,你可能可以看見地球數萬年的興衰,但是並不意味著你可以擁有數萬年的生命,因為你的手錶還是在轉動,手錶過一年,你就老一歲,你本身也不會感覺時間有變慢,你在飛船上過一天和你在地球上過一天沒有什麼不同。

總之吧,如果能夠接近光速,那對於人類來說必定是不小的進步,未來人類有希望製造光速級別的飛行器,將人類帶離地球也不是夢。


鏡像宇宙


首先說明,在這個已知的宇宙中,無論是宇航員駕駛飛船也好,還是其它物質也好,凡是有靜止質量的物質都不能在這個宇宙中達到光速,更別提超越光速了,這隻能是幻想。

然,並不是說人類以後就沒辦法進行星際探索了,可以藉助於其它辦法,因為光速即便很快,但是在如今的宇宙尺度上看來,不是那麼的快。

類似於如今科幻設想中的星際航行就比較的迅速,可以利用時空的特性達到光速的幾十倍甚至更高,當然並不是說飛船真正的速度超越了光速,只是利用時空的特性而已,比如曲速、翹曲空間、蟲洞(難度較大)、“超空間躍遷”等等。

如果人類在未來可以實現其中的一種方法,那麼那時候的人類文明應該就是三級文明瞭,在宇宙中,肯定是暢通無阻的。

題目中說到,以光速運動,那麼時間的流逝就停止了,所以這位宇航員歲數不變,依然是30歲,但是對於外界而言,已是歲月萬千、光陰似箭、日月如梭、滄海桑田、海枯石爛了,所以從這點就可以看出來了,即便是按照這種方法,也不如上面我提到的那幾種科幻想法好,因為,用那幾個方法,外面並不會滄海桑田、歲月萬千。


一枚遊戲科幻迷


首先,物體包括人由於其形態為粒子聚合的形式,因此不能以光速去運動,無法將自身所有質量都加速為光子,由於存在大量中子的關係,加速的時候會先被剝離電子,從而使得物體分崩離析,失去本來的狀態。大部分的粒子都會因為加速而成為粒子流朝著加速方向噴射出去。而質子會因為糾纏而獲能,從而令到本身能量增加,相互聚合,中子則會因為遞歸的效應而平均分散在粒子流的噴射路徑上。因此,物體加速到光速的結果就是減速後信息不再完整,也恢復不到原來的樣子。


然後來說說100年的事情。


我們假定下,這個100年的船是個黑箱。黑箱中,有一個數據已經走了100個週期單位。那麼那個數據是怎麼樣呢?實際上你我都不知道,就連數據都不知道自己接下來會面臨什麼。再者,由於數據本身會有大量空缺的粒子,那麼你打開箱子的一刻,也就是把外界粒子放進去的情況了。不管你承不承認,100年單位的數據,會在跟你見面的一刻或者你要跟他見面的一刻被外部數據侵襲,從而損壞。

也就是說,這個問題從量子理論來考慮就是,不管你用什麼方式去推斷,結果都是,在你要與這個在任何單位計算方都已經過百年的人見面或者這個人要跟你見面的時候,粒子存在時間都會不同,都會被你或者它自己毀了。


夏夢垣


其實我覺得相對論被我們大多數人理解錯誤了!

比如一輛火車以無限接近光速的速度圍繞地球轉動,按照相對論,火車上的時間就無限接近於零。

那火車運行100年,對火車上的人來說 時間已經停止了。但是對於火車外的人,100年依然還是100年。火車和地球依然處在同一個時空,依然使用的還是同一個時間系統。

因此,物體快速運行並不能改變時間,更不能逆轉時間,只是降低人體新陳代謝的速度而已,速度一旦達到光速,人體就彷彿進入了一個冷凍箱一般的空間,新陳代謝完全停止,隨著速度的降低,代謝速度會逐漸恢復正常。

即便你可以光速運動,你確實能到達未來,因為你的心跳已經慢到幾百年才跳動一下,就連身體裡的細菌都被禁錮在時間的囚籠裡動彈不得。你會歷經滄海桑田,你周圍的人都會死去,實際上你並不是穿越到了未來,而是一直活到了未來。

時間就像是槍口射出去的子彈,永遠都不會自己從新回到槍口中去。時間是不可逆的,別再做什麼穿越時間的白日夢了,把握當下,才是我們的人生。


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