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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如果談能回到地球,他還是30歲,但問題是他再也不能回到地球了。事實上是他不可能以光速離開地球,假設能以光速離開,那他肯定回不來了!

有點懵?

其實也不難理解。愛因斯坦狹義相對論中早已表明,速度夠快時“時間膨脹效應”會非常明顯,當速度越來越接近光速時,時間就會變得越來越慢,單純從數學上假象分析,當達到光速,時間就停止不動,當然這裡的停止是相對地球時間來說的。

也就是說,光速飛行的宇航員時間停止,而地球時間無限快的速度向前流逝,如此一來,不要說離開100地球年,就算是離開一秒,地球上的時間也同樣過去了無限長!

而地球的壽命是有限的,所以光速飛行的宇航員無論如何也回不到地球了!

事實上,宇航員不但回不到地球,他也再也不能回到宇宙了,言外之意光速飛行的宇航員已經不屬於我們所在宇宙的時空結構裡,他會身處完全不同於我們的時空裡,永遠回不來了!

但宇航員本身就是我們宇宙的一部分,他所到的任何地方也會屬於宇宙,矛盾就此產生,一切都要歸根於最開始的假設:宇航員以光速飛行,本身這個假設就不成立!

所以說,宇航員只能以非常接近光速的速度飛行,如此一來他離開100地球年後再回來,可能只有31歲,只要速度足夠快就可以做到!


宇宙探索


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


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


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


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


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


首先空間本沒有時間這個東西,時間是人為的衡量空間變化的一個尺度而已。事實上,無論是地球,太陽,動物,植物,地球上所有物質都有一個變化週期,這個週期可能會因為環境的變化而產生變化。但是整個太空的變化是不以時間來衡量的。而是以其本身是興起跟衰退變化有關。對於那個假設,那個飛出去100光年再回到地球。按照時間刻度他確實是130歲了。質疑的是他是否身體機能是否因為光速移動而變得衰退特別慢,以至於基本沒變化。這個很難說。因為是假設。那種情況宇航員可能進入了假死狀態。身體各種技能都停止了運動。跟冰凍狀態一樣。知覺跟視覺肯定都會失去了。回來地球是否解凍或者是否還能喚醒還是一回事。另外物質有質量也不可能達到光速運動。所以無論那種情況。假設也是不成立的。


醉笑陪君一起走


哈哈,大家都被時間騙了,被相對論誤導了。都想想回到過去?

相對論說時間是個維度,是有空間性的,只要達到光速理論上就能回到過去。其實時間只是一個點,沒有將來和過去的一個點,走到哪步就到哪步,並不會在空間維度留下什麼東西。只是我們的記憶騙了我們,感覺有過去也有將來,把時間由一點放大到一個連續的線上,本來是很平面的的東西弄出了縱深。試想一下,如果時間是一個維度,相當於不管將來還是過去都是無邊無際的,我們只是一根線上中間的一個點,那麼將來的科技一定很發達,時間穿梭成為日常,大把將來的人會穿梭到不同時代去旅行,那麼現在我們怎麼沒有遇到將來的人過來看我們呢?如果有時間旅行,這個世界將會非常混亂。

相對論說的是如果我們達到光速,那麼所謂光記錄的東西將會和我們保持相對靜止,相當於時間靜止。比如一個人被殺的景象以光速傳播,我們速度達到光速朝一個方向飛行,那麼我們和這個景象是平行移動的,那麼我們一直看到那個殺人的景象,這就是所謂的時間靜止。如果我們跑過光速呢?理論上我們能夠看到過去的景象,相當於時光倒流了。

題主說一個人以光速離開地球,你的新陳代謝還是繼續的,你只是和地球某個時間段記錄的光同速奔跑而已,到年紀了你該死的還是得死,別想時光倒流回來了。


叮咚隆冬強


承邀

以前神學為什麼那麼多人明知是騙人的還是迷信?因為神話的神仙不僅飛天鑽地,還能長生不老。

現代的人為什麼那麼酷愛愛因斯坦?因為愛因斯坦再次給予人們長生不老時間停止的痴心妄想。

太陽光是一種不折不扣的物質,它每天以光速射向地球然後又以光速折射離去,地球的時間沒有停止過,仍然是一分一秒的慢慢走著,不會快不會慢。

光與世界短跑冠軍一百米比賽,冠軍用了9秒多的時間。光雖然快,但也要用0.000000033秒。人一秒十米,光一秒30萬千米。光很快,但跑任何長短的距離也需要時間。而且這個時間的數字永遠不會負。

我假設這個宇航員就是光。無論他與任何速度飛行,他飛行時間是100地球年,那麼地球也是經過了地球一百年。如果這個宇宙員有130歲的壽命,他回來地球正好趕上火葬。我會給他獻上一個花圈,並祝他為愛因斯坦的相對論時間可以變慢的謬論添加了笑料。


自由媒體


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。


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