假如以光速离开地球,一小时后立马光速返回,地球状态如何?

内涵督察小组


答:时间是相对的,题目说的一小时,需指明是那个参考系的时间。


一、地球的时间

倘若指的是地球的时间。

那么我们完全可以忽略飞船内的细节,一去一回就是2小时,地球也就过了2小时而已。




二、飞船的时间

倘若是飞船的时间。

那么相对论的时间膨胀效应将起作用;无限接近光速的物体,时间也无限接近于停止;但宏观物体不能加速到光速,因为那样需要输入无穷大的能量,所以只能无限接近光速。



根据相对论的时间膨胀公式,飞船内的时间相对于地球的时间,膨胀程度和飞船的速度有关。

在无限接近光速时,虽然飞船内只过了2个小时,但是地球可能已是沧海桑田,甚至太阳都已经熄灭,地球早已不复存在了!


相对论中的时间,就是那么的无情;时间是相对论,可以被压缩,也可以被拉长,但就是不能倒流;所以,时间真的非常宝贵!




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艾伯史密斯



这个问题有点意思。虽然说任何具有静止质量的物体速度都不可能达到光速,但假如题主就是以光速离开地球,一小时后又马上返回,地球状态会怎样呢?

估计题主潜意识中的想法是,时间膨胀将会造成地球上沧桑巨变,回来时早已物是人非,泪眼朦胧。可惜这个想法并不成立。

首先题主以光速离开地球,不管多久回来,在地球上的人看来,一小时就是一小时,不会发生任何变化。

其次,楼主坐着光速飞船,“咻”的一声去了太空旅游,满心欢喜回来时就直接到了未来,享受科学发展带来的美好生活。但千算万算,就是漏算了一点,当他以光速飞行时,相对论时间公式的分母变成了零,这意味着他的时间膨胀(变慢)到了无限,已经没有时间这个概念了,如果我们非要给他这时候处于一种什么状态下一个定义的话,我倾向于用永恒这个词。如果我们能在地球上看到他,那么他已经处于完全的静止状态,就像落入黑洞视界瞬间的宇航员,我们只能看到他永恒的背影。他的时间是永恒,他不可能知道一小时是多久,也就无法在一个小时后返回地球,除非他的速度降到光速以下。

当然以上都是基于一个除式分母为零的推断,没有任何意义,这种状态在这个宇宙中是不存在的。如果题主换一个方式提问,比如:一个人以光速的百分之99.999999……离开地球,一个小时后立马返回,地球状态如何?那么我们就可以根据他的速度,准确地推算他将在多少时间后返回地球,从而可大致预测地球那时会处于一种什么状态。

(sorry,在手机上只看到提问标题,没看到问题后面的说明,有点答非所问了)


徐德文O戴维科学


首先根据狭义相对论,这个前提条件是不能成立的,人或者其他静质量不为零的物体所能达到的速度(v)都只能低于光速(c)。对这个问题的前提条件稍微改一下,如果有人以亚光速运动,那么,这会出现怎样的情况呢?

狭义相对论告诉我们,宇宙中不存在统一的绝对时间。如果对不同的参照系之间的时间进行比较,就会发现时间流逝速率并非统一。如果一个参照系保持相对静止,比如地球,另一个参照系做相对运动,比如从地球离开的飞船,那么,相比地球而言,飞船上的时间会变慢。假设运动参照系的时间为ΔT,相对静止参照系的时间为Δt,那么根据钟慢效应可得下式:

假如飞船以0.99999996c的速度离开地球,并在一小时后以相同速度返回地球。这里还有个问题,这个一小时的时间是哪个参照系的时间,不同参照系会得出不同结论。

如果这个一小时是相对于地球,那么,地球观测者会认为飞船的太空之旅耗费了大约两个小时。根据上式计算可知,飞船观测者会认为这段太空之旅的时间只有2秒。

另一方面,如果这个一小时是相对于飞船,那么,飞船观测者会认为飞船的太空之旅耗费了两个小时。根据上式计算可知,地球观测者会认为这段太空之旅的时间长达295天。


火星一号


如果光子有主观的意识,那么在它的眼中,是没有时间的概念的。在它自己的时空框架里,它可以在瞬间到达宇宙的任何一个角落。

t=t0/√(1-v^2/c^2)
相对论时间公式

这就是相对论描述下的我们宇宙的时空本质,在光速下,时间将失去意义。

所以从这个角度,以思想实验的方式回答这个问题:可以说如果你能够以光速离开地球,那么在你达到光速的同时,地球做为一个物质实体,在你的时空框架中已经不存在了。


那么如果不达到光速,而是以接近光速离开呢。那么你离开一小时,再以同样的速度回来,地球到底会是什么样子,就完全取决于你离开的速度了。还是根据相对论时间公式,可以很容易的由你的速度推算你的时间,对于地球参考系的相对时间。

比如你以80%光速离开,你的时间会比地球时间变慢1.67倍;你以90%光速离开,那么你的时间会比地球时间慢2.3倍;你以99%光速离开,时间慢7.1倍。以此类推,你越接近光速,你的时间流逝越慢,而且会慢的越来越显著。

当然如果你只以一个相对快的速度,比如50%光速,离开一小时再回来,地球上也就是过了大概1小时10分钟而已,你也并不会感觉到有什么显著的不同,把表调快十分钟就行了。


罗生物语


不知为何有如此多的问题热衷于光速飞行甚至超光速飞行。爱因斯坦的相对论早就明确表明,任何有静质量的物体都无法达到光速,更别提超越光速了!

既然是“假如”,那就跟着问题一直假设下去。首先问题中的“一小时”有歧义,是指光速飞行的飞船上的一小时,还是地球上的一小时呢?

如果是地球上的一小时,问题就很简单了,离开一小时,返回一小时,返回后还是两小时后的地球,这没有什么疑问!

所以,相信问题中的“一小时”应该指的是飞船上的一小时,也就是说,飞船光速飞行一小时后马上返回地球,地球状态如何呢?

地球早已不复存在,或者说飞船再也回不到地球!

因为根据爱因斯坦的狭义相对论,速度越快时间越慢(时间膨胀效应),如果飞船能达到光速,飞船相对于地球的时间流逝速度为零,也就是说飞船上的时间完全静止,而相对的,地球上的时间无穷快地流逝!

所以说,飞船再也回不到地球了,因为飞船上度过一小时之后地球本身也将不复存在!


宇宙探索


假如以光速离开地球,一小时后立马光速返回,地球状态如何?

看来大家对光速飞行还是非常感兴趣,从这个问题来看,其实题主问的有两种含义,第一种是地球上一小时后返回,另一种是光速飞船里的时钟过了一小时后返回!不要以为这两个问题可以合二为一哦,不但不能合并而且完全是两个结果差异巨大的问题!!

首先我们来看看以地球上看来一小时后会怎样?其实从地球上看来一小时就是一小时,不会多出一分钟,也不会少了一分钟,回来说不定地球上的人已经吃饭中饭了.......

那么在飞船上一小时后地球会怎样呢?理论上光速飞船中的时间会被拉长至无限长,这个时间对于地球上的人来说已经趋于无限长,但飞船体系中的时间还是一样过的,但每一秒对于地球都等于无穷的时间,因此如果飞船体系中的时间如果过去一小时的话,地球上也就过去了无数个被拉长至无限长的一秒而已!

因此等飞船上的乘客看着时钟过了一小时后回来时,他们会发现地球可能找不到了,太阳系也许早已绕了银河系数十圈,要命的是太阳也许都已经成了白矮星!因为被拉长至无限长的时间根本无法计算地球体系时间过了多久,一百年或者亿年甚至更久都有可能!

那么还想尝试不?


星辰大海路上的种花家


很多人都喜欢讨论光速或者超光速的问题,刻意忽略爱因斯坦的相对论不允许出现达到光速的问题。这里既然由此一问,我们也就稍微探讨一下超越相对论的光速领域。



因为相对论只能够适用于光速以下的时空,所以如果出现光速运动的物体,那它就不在相对论甚至整个物理学的描述范围内了。故而,我们只能够进行一些合理的猜想或者猜测:

如果有质量物体速度达到光速,那么时间对他就没有任何意义,即超脱了我们的时空。

相对论认为速度越快,时间越慢。当速度无限接近于光速是,时间几乎静止。那么再进一步速度达到光速,爱因斯坦的相对论无法给出答案。不过,我们可以进行类似于函数的解析延拓进行推理,结果就是光速时时间静止。但是这样会产生严重矛盾:如果时间静止,那飞船上的人和一切物质不就完全停止运动了吗?这和不确定性原理相互矛盾。而且,停止一切运动不就是死了吗?



所以,这里不能理解成时间静止,而应该理解成时间不存在了,即不论飞船里面的人做什么,都不会影响他的存在;时间对他来说就好像不存在一样,他可以万古长存,永远不会衰老。那么再进一步设想,时间不存在,不就意味着他超脱了我们的时空吗?就像里面的男主角,落入黑洞之后进入了高维,发现这里时间已经实物化了,他已经超脱于时间维度之外,甚至可以操控时间。



所以,最终以光速飞行的人会进入到一个类似于的黑洞时空里面,这里他完全不受时间影响。他可以随意选择自己的2小时是多长,可以随意翻看地球时间,虽然不能够回到过去,但是却可以选择回到地球时,地球已经经过的时间。这个时间可以是1小时,可以是2小时、5小时、1年、5年、100年、1000年、1万年、无数年等等。


PhD肖


很好玩的问题

我们来举个简单的例子,太阳光到地球大概要8分20秒,也就是我们看到的阳光都是8分20秒之前的阳光,但是,这个阳光虽然速度很快,但它确实经过8分20秒才到的地球。同理,现在把太阳光换成一个载人飞船,它同样也花了8分20秒才到了地球,而地球也是8分20秒后才接受到这艘飞船,所以我个人觉得时间的快慢并不会因为速度的改变而改变。因为不能证明速度越快,时间越快这个观点,那我可以反过来证明,那速度越慢时间越慢吗?显然是不可能的,因为如果会改变的话,那我站着不动10年,地球时间应该不会变化才对。所以我个人觉得好多人说什么速度达到光速,地球会到多少多少万年以后这是不成立的。

我不知道有个什么公式是怎样的一个原理,但就目前来看,我觉得这是不成立的。


用户5235707490392


那得看你这个一小时是地球上经历的时间还是驾驶员经历的时间了,如果是驾驶员经历的往返2小时,那么地球是2小时后的地球。

这又是一个光速问题,首先表明,像飞船这样的有静质量的物体无法达到光速,原因也不想再去多说了。

所以,讨论无法达到的事情,根本就是没有结果的。

但,如果飞船的速度是0.999c,或是0.99999c,还是可以计算一下的。

当飞船以0.999c飞行,且驾驶员感受到时间过去了2小时,那么地球上已经过去了44.7个小时;

当飞船以0.99999c飞行,且驾驶员感受到时间过去了2小时,那么地球上已经过去了447.2个小时;

当飞船以0.9999999999999c(13个9)飞行,且驾驶员感受到时间过去了2小时,那么地球上已经过去了4472135.9个小时。

所以,当飞船的速度越来越大时,地球上可能过去的更久,虽然驾驶员感受到的时间流逝依旧是2小时,但外界,就像地球,已是沧海桑田,过去了百万年,甚至更久。

这就是速度与时间的关系,即时间膨胀效应。


一枚游戏科幻迷



首先,根据爱因斯坦的物理理论。当你的速度到达光速,那么你的时间和地球上的时间也会发生变化,既你的时间会变慢。既然如此的话,那么就有两种可能了。

第一种可能:以你的时间来算。『这里需要说明的是,当你到达了光速状态,你的时间体系和地球上的时间体系已经完全是不同状态了,也就是说你在光速状态下,你的时间和地球时间是不同的,你的时间会变慢,而地球时间则还是正常状态。为什么要特别说一下呢,因为很多人没搞明白什么意思』也就是说如果你以光速飞出地球一小时,『注意了,这里的一小时是你手上的手表过了一小时』然后立马返回地球。那就是当你到达地球的时候,你的手表才过了两个钟头。比如你七点出发以接近光速飞出地球,一小时后返回,那么当你回来时,你一看手表已经九点了。但是由于你是光速飞行了两小时『这里的两小时是你在光速下飞行的时间,来回是两个小时』,根据爱因斯坦的理论,你的时间变慢了,仅仅只过了两小时而已,而你也由于处在光速下,也感觉才过了两小时而已,但是地球由于相对你的光速来说处于静止状态『当然了,地球自转公转速度相对光速可以忽略不计』,你以光速飞行两小时,你的时间变慢了『时间膨胀效应,到达光速,你的时空和地球已经不同』,所以才过去两小时。但地球是静止的,地球的时间和你的时间已经不同了,地球时间相对你变快了。所以当你回来,你会惊奇的发现,地球可能早已经过去了几十万年。这就是爱因斯坦奇妙的理论。这种理论今天已被证实。将两个一模一样的原子钟,一个放在地面上,一个放到飞机上。飞机飞几小时再回来,会发现飞机上的原子钟慢了几万分之一毫秒,因为飞机上的原子钟相对于地面静止的原子钟,飞机是有速度的,虽然没有达到光速,但是也对原子钟产生了影响,飞机上的原子钟变慢了,虽然变慢幅度很小。还有就是卫星上的时钟每隔一段时间就要和地面同步校正,这是因为卫星运行速度相对于地球是很快的,久而久之,卫星上的原子钟就会变慢,不得不和地面校正。这说明,你的速度越快,你的时间就会走的越慢,当你到达光速你的时间就会静止。当然了爱因斯坦认为没有东西可以到达光速,你最多只能无限接近于光速,所以你的时间并不是静止不变。所以你光速飞出去一小时然后再回来,而你仅仅只过去了一小时,地球上却早已经过去几十万年。当然了,地球上具体过去了多少年,还要看你速度是否更接近光速来算。如果你百分百到达光速,那么你的时间就会静止不变,就没有光速飞出去一小时两小时之说了,因为你百分百到达光速,你的手表上的时间根本就不再走,因为你的时间静止了。但是地面上观察你的人,由于他们不是处于光速状态下,他们的时间依然会流逝。所以当你一瞬间回来后,有可能太阳系早已毁灭没有了。



第二种可能:以地球的时间来算,比如你在地球时间七点以光速出发,然后地球时间八点就赶紧通知你回来,你回到地球,就会很懵逼啦。这是咋回事啊,怎么我刚听到出发就让我返回啊?你会很奇怪,但是实际上地球已经八点了,已经是一个小时后了。这也是由于因为你是光速飞行,所以你的时间相对地球会变慢,你看一下手表,虽然地球上已经八点了,而你的手表很有可能才过了一秒钟不到。因为地球是相对你静止的,所以时间还是照常过了一小时。而你的时间,由于你到达了,或者接近了光速你的时间仅仅过了一秒钟不到,也就是说你是一秒后的你,而地球则是一小时后的地球,相当于你多活了一小时。这就是时间膨胀现象。感觉很奇妙吧。。有人曾经想靠坐飞机来实现长生不老,但是飞机速度相对于光速很慢,所以你即使从出生到死亡都在飞机上,一百年才不过赚得零点0.000几秒,那相当于没有。

但是爱因斯坦认为,任何物体都到达不了光速,只能无限接近于光速。光速是因为光子生来就是那个速度,而不是后期慢慢加到那个速度的。爱因斯坦的相对论等理论颠覆了一般人对于物理学的普遍认知,其理论很难理解,据说当年世界上只有两个人可以懂。即使今天,爱因斯坦的理论也有很多人不理解,但是爱因斯坦的理论,绝大多数已经被证实,例如时间膨胀效应,引力波,以及关于重力可以扭曲时空等理论都已被证实。我们往往对ufo等不明飞行物为什么来去自如很奇怪,但是我们连地球人爱因斯坦的理论都不能完全理解的话,又怎会懂得更深奥的科学呢?!

当然,有兴趣的朋友,可以看一下中央十以前探索发现秘境追踪关于爱因斯坦相对论的纪录片还是很好的。

『忘川星玉』


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