飞船达到光速时间停止了,既然连时间都停止了,发动机还能继续工作吗?

带你去吹吹风35702368


首先这个问题很具深度。但要注意,此问题有一个逻辑漏洞。

我们按照相对论来说,物体运动速度越接近光速,其时间流逝越慢。理论上,除了光子,其他物质是无法加速到光速的。

如果有静止质量的物体加速到光速,那么狭义相对论就被颠覆了。我们就不能在一个已经被颠覆的理论基础上再推算出时间静止的结果。

相对论的精髓就在相对而言上,飞船高速运动,需要一个参考系。只有选取参照系才能知道飞船的运动状态。

比如,我在高速路上开了一个跑车。你说我运动了吗? 如果观察者坐在跑车后面,那么观察者就会说,驾驶员相对于自己没有运动。但相对于路面是运动的。


飞船在宇宙深空中飞行也是同样的道理。

飞船相对于地球做高速运动,那么地球上的人看到飞船内部的时间就会变慢,包括其中一切事物的变化过程都会变慢。

可是飞船内的人,如果不向外看,他甚至都不知道自己是运动还是静止。飞船内部的人感受不到任何改变。这就是狭义相对论中所说的一切参考系都是等价的。

如果飞船内挂了一个摆钟,飞船没有飞行之前,宇航员和地面上的人对摆钟进行了调试。

基本上正常人的脉搏跳动一次,摆钟就摇摆一个周期。

现在飞船开始加速飞行,直到达到光速的90%并维持高速飞行。

如果观测条件允许,这个时候地面人再对比自己的脉搏跳动和飞船上的摆钟运动,就会发现,自己的脉搏跳动了100次,而飞船上的摆钟才摇摆了一个周期。明显可以得出结论:飞船上的时间比地球慢了100倍。

可以对于飞船内部的人来说,自己的脉搏跳动一次,摆钟还是一个周期。也就是说飞船内部的人无法感觉自己的时间流逝变慢。



现在回到题目中,首先光速不能达到,即便达到光速的99.999%,飞船的发动机转速只能是相对于地球人来说变慢了,而相对于飞船的人来说,转速毫无改变。

所以相对论的精髓就在观察者,在于观察者所在的参考系。抛开参考系而空谈时间变慢是没有意义的。


科学认识论


这个回答可能是我所有回答中最烧脑的,表达不清楚之处还请见谅。

首先按照现有的人类所了解到的宇宙规则,有质量的物质是无法达到光速的。可以无限趋近光速,但是达不到。

而且,在考虑这类问题的时候,最容易混淆的就是“谁”的时间变慢了。时间膨胀理论膨胀的是“谁”?

简单点说,无论我们是坐飞船的人,还是留在地球上观测的人,其本身都不会感觉到时间快慢发生变化。

(此处可以开喷了。原创手打,严禁抄袭)

好了,现在开始烧脑时间,我来举个例子。

(开局只有一张图,故事全靠编)

假设我们一家来到了俄国著名的物理学家和天文学家科学家伽莫夫(后移居美国)笔下汤普金斯先生曾经梦游过的城市,在这座城市里由于速度极限(光速)很低,所以相对论效应非常显著。来到这座城市后,我们进了一家瑞士钟表店,每人选了自己喜欢的一块表并要求营业员把三块表的时间调成一致。随后,我们来到了一家游乐园,其中一个游乐项目是乘坐光速飞车,其实飞车的速度并没有达到光速。我站在起点A处,帮儿子把安全带系牢,儿子高兴地坐在A点的光速飞车里。我妻子站在终点B处,A与B之间的距离为L。车马上要出发了,我下意识地对了一下自己和儿子的表,时间一分一秒都不差。抬头再看终点处妻子的表,我发现妻子的表比我的表慢了一些。来不及多想车已经象离弦的箭一样冲了出去。我突然发现儿子的表越走越慢,当然是相对我的表而言,最后到达终点时与我妻子的表一致了。看来瑞士表的质量也不怎么样,我打算玩完回去后把表给退了。在回来的路上我看了一眼妻子和儿子的表,奇怪!怎么我们的表显示的时间分秒不差,我明明看见他们俩的表比我的慢了呀!我把我的发现告诉了我的妻子,她说她也觉得挺奇怪的,但是与我所说的现象稍有些不同。儿子在起点时,她发现我和儿子的手表都比她的表慢了,但当儿子乘坐飞车向她驶来时,儿子的表却变得越来越快,最后到达终点时竟与她的表一致了。这时候儿子也加入了我们的谈话,他告诉了我他的发现,他是这样描述的,在起点处他发现爸爸的表跟他的表时间是一致的,妈妈的表走得比他的慢,当车运动起来后,爸爸的表变慢了而妈妈的表比原来快了,最后当他到达终点时妈妈的表与他的表又一致了。


好了,故事讲完了。没看懂可以再看一遍,反正不要钱。

这个例子如果你看懂了,就不用产生疑惑了。因为这是现在试验已经证实的结论。这个结果是由狭义相对论所推测出的(移动时钟的时间膨胀现象),而且是能够透过实验来验证:我们能够探测到于大气层上层产生的μ介子。如果没有时间膨胀,那些μ介子在到达地面之前就已经衰变了。感兴趣的请去搜索,我这里就不介绍了。

好了,我们回到题目的问题。飞船里的人是感受不到时间快慢发生变化的,飞船里的时间一如既往。发动机也没什么理由停下来。(恩,别跟我讨论光速飞船用什么发动机,想问可以发问题邀请我回答。反正不要钱,对不对?)

都说了这么多了,顺便科普和光有关的有趣知识吧。谁让我是科普作者呢?

光速与任何速度叠加,得到的仍然是光速。速度的合成不遵从经典力学的法则,而遵从相对论的速度合成法则。它与观测者相对于光源的运动速度无关。

这一理论很难理解,会产生疑问,两束平行光的相对速度也是光速吗?答案是肯定的,但是不好理解。因为这不能用经典力学考虑。涉及到类似的问题大家可以这么理解(不严谨,请谅解):两束平行光,甲和乙。甲要测乙的速度。怎么测呢?最快的速度当然是观察啦。观察就要看,看就需要光线射过去在返回来。因为光速不叠加,甲射出一束光到乙反射回来,经过计算,甲观察的乙相对自己的速度也是光速。

有质量的物体无法到达光速,物体的质量将随着速度的增大而增大,当物体的速度接近光速时,它的质量将趋于无穷大,所以有质量的物体达到光速是不可能的。只有静止质量为零的光子,才始终以光速运动着。

当然先在科学家人为,可能存在“快子”。其速度可以超过光速,虽然后来发现是因为实验数据有误。人类至今并没有发现比光还快的粒子。

真空中的光速等于299,792,458米/秒(1,079,252,848.88千米/小时)。这个速度并不是一个测量值,而是一个定义。千万不可以用低速条件下机械波的近似规律去硬套光波。作为狭义相对论基本假设之一的光速不变原理,永远指的是真空中的光速c不变,它是基本物理常数之一。如果有介质,就需要利用相对论速度叠加公式去求光速,切忌用简单线性叠加。对光速不变原理的正确理解,是正确理解狭义相对论的关键之一。

(我有点头疼,我要收尾了)

但是我们并没有放弃寻找比光更快的粒子。毕竟在光速相关的知识领域,我们现阶段无法通过实验论证很多理论。人类的太空探索之路,刚有一只脚踏出门口。虫洞、超光速、跃迁……仅停留在猜想阶段。


蛋科夫斯基


题主的这种疑问是对狭义相对论的典型误解。

很多人会根据速度越快越接近光速,时间也就越慢越趋于静止,从而得出速度达到光速,时间就静止了。但事实上,宇宙中只有极少数的东西可以达到光速,它们的特点是没有静止质量,比如光子。而像飞船这样有静止质量的物体不可能以光速运动。

另一方面,速度越快,时间越慢,这是不同参照系之间互相对比的结果,并非某个参照系的时间真的会随着运动速度的加快而变慢 。举个例子,飞船以接近光速的速度相对于地球运动,那么,在地球上的人看来,飞船上的时间趋于静止,那上面发生的事情在地球人看来都变得很慢。但对于飞船上的人来说,他们所感知到的时间根本不会有任何变化,他们做的任何一件事情所需时间与在地球上的情况是完全一样的。飞船上的人走一公里的时间还是十分钟左右,只是这个过程在地球人看来显得非常慢,但这与飞船上的人如何感知时间无关。因此,每当谈论相对论的时间问题时,一定要结合参照系来讨论,时间的相对之处在于不同参照系之间的对比。


火星一号


任何具有静止质量的物体都不能达到光速,光子静止质量为0,所以能以光速飞行,而其他物体只能无限接近光速

从爱因斯坦提出光速不变原理后一直有人试图超光速,根据爱因斯坦的狭义相对论,物体的运动速度越快质量就越大,其时间也会变慢,最简单的例子就是太空中飞行的卫星,卫星上原子钟的时间是要比地球上原子钟的时间慢一点点的,所以导航卫星都会通过时间膨胀公式去消除这个误差,不然GPS之类的导航系统就会发生错误。


假如你真的坐上了能以光速飞行的飞船,那么在地球上的人看来你的时间就是静止的,但是在光速飞船里的你却还是经历着正常的时间流逝速度,也就是说一个普通人坐光速飞船飞100年一样会老死。

在飞船上的你感觉时间流逝速度还是正常的,但是你一旦回到地球就会发现地球上已经过了千万年甚至更久,这是因为参照系从光速飞行的飞船变成了相对低速的地球,参照系改变了时间也一样会改变

虽然飞船的速度不能达到光速,但是无限接近光速飞行还是可以的


用上面的公式可以计算出:当飞船以0.99999999倍光速飞行时,飞船上过24小时地球上就过了136986年。

随着飞船越来越接近光速,时间膨胀效应也会越来越厉害,理论上来说就算飞船到达光速其发动机也是正常运转的,因为飞船本身和飞船上的人仍然是正常的时间流逝速度,一样会生老病死,只不过在我们看来飞船内定时间是静止状态。

参照系不同得到的结果也不同


宇宙探索未解之迷


假如飞船真的达到光速,发动机就不能工作了。

事实上在飞船加速的过程中,时间就变得越来越慢了。如果你此时看的不是飞船里面的人,而是看的是发动机,你会发现发动机的工作也变得越来越慢了。一个工作得越来越慢的发动机是没法把飞船加速到光速的,所以飞船不可能通过加速达到光速。

飞船内随着不断的加速时间会变得越来越慢,不但发动机变慢人的动作也变慢,但永远不会停止,因为它永远达不到光速。。。。

关于时间膨胀这样的相对论效应,是狭义相对论提出来的,它本身基于对光速不变原理的确立而推论出来的,狭义相对论明确光速是极限速度,有质量物体不可能通过有限加速达到光速,所以假设飞船达到光速这样的问题本身就有问题,你如果以这种有问题的问题对相对论进行推理就会发现相对论有很多问题,然而实际上有问题的是问题本身而不是相对论(◔-◔)


星宇飘零2099


这个问题是根据爱因斯坦狭义相对论来回答,准确描述是以下两点:

有静止质量的物质达不到光速;

信息的传递速度不能超光速。

所以题中所说的飞船是达不到光速的,那么就不存在时间停止一说。根据狭义相对论的时间膨胀公式推出,随着运动速度无限接近于光速,时间膨胀到极致也就是趋近于静止。照此推下去光子是没有时间的,它是可以永恒存在的。

假设这艘飞船无限接近于光速,那么它的时间是无限接近于静止的。那么题中所说的发动机停止工作是怎么理解哪?

我举一个简单的例子:假如有一个电影时长两个小时,这里的主人公寿命也是两个小时。假设我们可以把这个电影慢放一万倍,那看完这个电影就需要我们花费两万个小时。我们看电影中的主人公他眨一次眼睛的时间可能就要几个小时,电影中的钟表时间在我们看来也是放慢了一万倍。


但是作为电影中的人,他并不会感觉自己的时间流逝发生了变化,他认为他眨眼睛跟正常一样1秒钟而已。

相同的道理,飞船无限接近于光速的时候,它的发动机在我们看来无限接近于停止,但是飞船的驾驶员眼中发动机没什么变化跟以前一样正常运转。有比较才会发现两个参考系中的时间流逝速度不同。

如果有一天地球毁灭,仅剩下的人类坐无限接近光速飞船飞走了,因为没有地球上的时间做对比,飞船上的人是不会知道时间流逝速度变慢的。


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科学黑洞


答:假如有一艘飞船无限接近光速,那么飞船内的时间就几乎停止;飞船内的人根本感觉不到时间变慢,发动机照常运作,只是时间几乎停止了而已。


题设用了一个错误的假设为前提——“飞船达到光速”;如果按照相对论的时间膨胀公式,光速飞行的物体时间停止,那么飞船的发动机自然就不运作,因为它的时间都停止了。


实际上,宏观物体相对运动的极限是光速,而且只能接近光速,不能达到光速。


时间是相对的,接近光速飞行的人,并不会觉得他的时间变慢了,他能照常行走,也能正常玩游戏;在他的参考系看来,会认为是外界的时间变快了。




最终的结果是,飞船内的人过了一分钟,可能外界已经过了数十年,甚至数万年。飞船的发动机也是一样的,可以照常运转,只是发动机的时间相对于外界变慢了而已。


相对论作为现代物理学的基础,已得到众多实验验证,而且时间膨胀效应,也被高速飞行的飞机携带精密原子钟证实;同时,相对论也指出,存在静止质量的物体,相对运动速度是不可能达到和超过光速的。



好啦!我的答案就到这里,喜欢我们答案的读者朋友,记得点击关注我们——艾伯史密斯!


艾伯史密斯


最直接的解释就是说:在地球参考系中,飞船没法达到光速,飞船内的时间也没法静止,因此发动机不会停止工作,只是它的输出功率变小了。下面简单讲一下:

在地球观察者参考系中

因为飞船无限接近光速,那么其内部时间就无限减缓,越来越接近于停止,那么其发动机的运作也会越来越慢。

这里的“慢”是什么意思呢?

形象的说法就是“慢动作”,在观察者的参考系中,飞船内部的一切事物发展,都是慢动作的过程,比如宇航员抬一下手臂,这个动作的完成,观察者可能要等上一年甚至一百年的时间。那么显而易见,发动机将一定量的工质向后喷出就需要耗费很多时间,那么功率就变小了。不过好在是太空,没了动力也能惯性飞行。

同样的,如果飞行遇阻速度下降,那么发动机的功率又自然而然的变大了,于是速度又慢慢上去了。当然了,这一切都是发生在观察者的参考系中。

那么在宇航员的参考系里呢?

因为飞船和宇航员几乎没有相对运动,因此不会产生狭义相对论的任何效应。

期待您的点评和关注哦!


赛先生科普


相信关心这个问题的朋友都已经了解了狭义相对论关于光速不变的推论了吧,我这里就不多说了。至于不了解的朋友可以去看看狭义相对论的解释,初中数学基础就能看懂。

既然问题中说了能达到光速的飞船,那么根据现有的物理学定理来说,能够进行光速甚至是超光速飞行的,只有一种不违背相对论的办法:曲率驱动。


什么是曲率驱动,这里我偷个懒,百科上炒点(别告我抄袭啊!):


1994年,墨西哥物理学家明戈·阿尔库贝利(Miguel Alcubierre)首次提出了现实生活中曲率驱动的概念。他所设计的曲率驱动概念包括一个足球形状的飞船,其周围是一圈大型的环状结构。科学解释是宇宙空间不是平坦的而是存在曲率的。刘慈欣在他的《三体·死神永生》中便提到该概念,它对发射宇宙飞船具有重要指导作用。

宇宙的空间并不是平坦的,而是存在着曲率(曲率为曲率半径的倒数,曲率越大表示弯曲程度越大),如果把宇宙的整体想象为一张大膜,这张膜的表面是弧形的,整张膜甚至可能是一个封闭的肥皂泡。虽然膜的局部看似平面,但空间曲率还是无处不在。一艘处于太空中的飞船,如果能够利用某种方式把它后面的一部分空间烫平,减小其曲率,那么飞船就会被前方曲率更大的空间拉过去,这就是曲率驱动。


以上为抄袭,你们告我我不怕……

曲率驱动飞行简单的说就是让空间把飞行器往前拉,因为空间的膨胀是不受光速的限制的:我们的宇宙有136亿岁了,但是我们现在观测到的最远距离是146亿光年,所以空间膨胀速度是远远大于光速的。

我们可以用这种办法来使飞船达到光速且不违背相对论。这是需要天量的能量的。但是在这个过程中需要不断的抹平后面的空间,所以发动机是需要一直工作的。


讲科学堂


飞船达到光速时间停止了,既然连时间也停止了,那发动机还能继续工作吗?

首先飞船永不可能达到光速,那么这个问题就是个毫无意义的问题。其次即使达到光速时间也未必停止,到时会怎样连爱因斯坦都想知道。也许光对于这个光速飞船来说仍然是光速,也就是说飞船永远追不上光。


实际上时间具有相对性,在地面观察者看来一个接近光速的飞船上的时间过得很慢,越无限接近光速,这个“慢”也趋于永恒,假如这个飞船真达到光速了(在这里不讨论是怎么达到光速的),在地面看来飞船上的时间确实静止了,飞船上的发动机也不动了,飞船上的人都凝固不动了(当然它们影响不了地面),但对于光速飞船这个参考系而言一切却很正常:发动机照常工作保证动力,飞船里的人照常活动,时间也没有停止。

同时性也是相对的,在飞船上刚达到光速的那一点,飞船上的人不经意的度过,但对于地面上也许已经过了一万年、一亿年……沧海桑田。



以上的情景全部是严格遵守相对论的,是在相对论适用范围内的讨论,下面我们再说一下违犯相对论或者处于相对论适用边缘的情景:飞船达到光速后,在地面观察者来看,不但飞船上的时间停止了,而且飞船也消失了。而对于飞船上的人来说宇宙崩塌了,时间不是停止了,而是不存在了。人和飞船一起脱离了时间和空间的束缚,脱离了这个可见宇宙,成为了真正的宇宙的自由者和主宰者――“上帝”。也许这才是上帝的本来面目。


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