如果30歲宇航員載光速飛船飛出150個地球年再回到地球會是多少歲?

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要想搞清楚這個問題,首先我們需要知道什麼是光速。

你可能說:這還不簡單,光速嘛,就是光的速度,每秒鐘30萬公里。

實際上,根據愛因斯坦的狹義相對論,光速是指“所有無質量粒子和相關場的變化在真空中傳播的速度”。一般而言,光速是一個物理常數,它的精確值為 299,792,458米/秒。

(光)

我們需要注意兩點:

一、所有無質量粒子和場才能達到光速。

按照愛因斯坦的理論,任何有質量的粒子都是無法達到光速的,到目前為止,已經知道的無質量粒子只有光子和膠子,其它全是有質量的粒子。膠子又被限制在強子中,從來沒有人觀測到自由的膠子,所以到目前為止宇宙中能達到光速的粒子只有光子。而其它的粒子如果要達到光速,它的質量都趨向於無窮大,所以狹義相對論認為有質量的粒子不可能達到光速。

(愛因斯坦)

二、光速是指在真空中傳播的速度。

我們經常說空間站是在真空中飛行,太陽系的行星之間是真空地帶,太陽系與其它星系之間是真空等等。宇宙中有沒有真空?嚴格地說並沒有。以前我們說地球大氣層的厚度有1000公里,從這個角度來看,在400公里高度軌道上飛行的國際空間站實際還處在大氣層內。而最新的觀測結果更是表明地球大氣層的實際厚度甚至要超過60萬公里,也就是說連月球軌道都還在地球大氣層的包裹之中。

(月球的周圍並非真空,它在地球的大氣中飛行)

同樣的,無論是太陽系還是宇宙間看似一無所有的虛空之中,其實是充斥著各種各樣的物質,你很難真正找到理想的真空。

瞭解到上述事實,我們便可以明白:“乘坐光速飛船”這個理想,至少按照愛因斯坦狹義相對論的原理,是不可能實現的了。

(想象中的光速飛行)

如果你說愛因斯坦狹義相對論不一定是對的,那麼等於你否認了狹義相對論中“時間膨脹”的理論。

這個“時間膨脹”理論認為:以光速行進的無質量粒子不受時間的影響。

“時間膨脹”具體的表述是這樣的:對於慣性參考系中的觀察者,將測量相對於他移動的時鐘,以比在其參考系中靜止的時鐘更慢。

這種情況有時被稱為特殊相對論時間膨脹。相對速度越快,彼此之間的時間膨脹越大,隨著接近光速(299,792,458 m / s),時間達到零。這導致以光速行進的無質量粒子不受時間的影響。

(對於藍色時鐘的本地慣性參照系,運動中的紅色時鐘被認為是更慢的)


請注意,這裡強調的是“以光速行進的無質量粒子不受時間的影響”。無論是人類的宇宙飛船或是人類本身都不是無質量粒子,所以一方面人類不能達到光速,即便是人類能以接近光速的速度飛行,狹義相對論關於時間膨脹的表述也許適用於無質量的粒子,但它是否適用於人類或其它有質量的物體,這還是個未知數。因為相對論不認為有質量的粒子可以達到光速。

現在,我們將相對論拋到一邊,假設一個宇航員真的呆在一艘光速飛行的宇宙飛船之中。他的時間真的能停止嗎?

如果時間停止,是否意味著他的心臟停止了跳動、思維停止了運轉、一切生命活動中止、甚至組成他肌體的所有粒子都被停止的時間“凍結”了呢?

(飛船)

如果是,那代表他已經死了,並且他處於絕對零度的狀態。

如果不是,那麼這位宇航員一定會跟在地球上一樣在不斷衰老,150年後他要是還能幸運地走下飛船,那麼他的年齡會是180歲。

你覺得他能活到180歲嗎?


周志宏glee


如果30歲的宇航員乘坐光速飛船飛出150個地球年,再回到地球會是多少歲?

這並不是一道簡單的加法題,因為涉及到光速時間停滯效應!但在某些的情況下它又是極其簡單的加法題,那麼我們來看看,到底是有哪幾種自相矛盾的情況出現!

狹義相對論:沒有任何靜止質量不為零的物質可以被加速到光速,簡單的說就只有沒有靜止質量的光子才能加速到光速,而且不需要時間!那麼另一個沒有靜止質量的膠子呢?它被封閉在強子中,它是宇宙間最強大的強作用力的紐帶,當然我們無法打破強作用力釋放出膠子,否則還可以來測試一番!

光速中的光子是不需要時間的,因為時間膨脹理論認為無質量的光子不受時間影響!從出發-到達,進過的時間為0,光速飛船(假設有負質量存在可以中和飛船的質量,當然僅僅是假設)中的乘客也會同樣處於比較尷尬的模式下,因為他們從出發到經過150個地球年的距離時經過的時間為0!簡單的說即乘客出發的時是30歲,那麼他回來的時候也是30歲!

但地面參照系沒有這個優待,他出去了150年,那麼很簡單地面上已經經過了150年,一秒都不會少,但成員就是150年前剛出發時的場景,沒有任何區別!

但事實上我們無法達到光速,也許可以無限接近光速,比如光速的99.999999%,此時的時間交換比將會達到7071倍,那麼150年/7071=0.021年!

即此時,這位宇航員的真實年齡為30.021歲!


星辰大海路上的種花家


再回答這個問題之前,可以先去了解下“雙生子佯謬”,瞭解之後相信你不會有疑問了!

或者如果你看過科幻電影《星際穿越》,瞭解了庫伯回到地球后為什麼變得比他女兒還年輕很多,問題也就不再是問題了!

回到問題中,首先別說光速飛船,那是不可能的,暫且說十分接近光速的的飛船吧!

答案很簡單,30歲的宇航員以非常接近光速的速度飛行150個地球年,他不會是180歲,而是遠遠不到180歲,具體多少歲取決於他的飛行速度,理論上可以無限接近30歲,也就是說30歲多一點點!

原因很簡單:愛因斯坦的時間膨脹原理!速度越快,時間就相對越慢!

時間膨脹不僅僅是理論,在我們實際生活中無處不在,我們幾乎每天都在用的GPS定位系統就離不開這個原理,由於衛星速度夠快,就必須考慮到時間膨脹帶來的影響(我們平時生活在地球上就沒必要考慮了),需要校準衛星上的時鐘,讓它與地球時鐘同步!

之所以很多人想不通“時間膨脹原理”,一個主要原因是因為我們一直生活在低速世界,時間膨脹可以忽略不計,我們也感覺不到,也造成了我們會不由自主地用牛頓的絕對時空觀去思考問題!

但殊不知牛頓的絕對時空觀只是愛因斯坦相對時空觀在低速和低引力世界裡的近似表達!速度和引力都會對時間和空間產生影響!


宇宙探索


如果是光速飛行,那麼宇航員回來還是30歲,因為時間靜止了。只是地球已經過了300年,這其實就是當年的雙子弔詭實驗。

題目的意思就是宇航員要到150光年外的地方打個來回,並以光速飛行。回到地球后,地球上過了多少年?宇航員過了多少年。


這其實就是相對論光速不變原理。也就是當年著名的相對論實驗:雙子弔詭實驗。另外一點就是飛船不可能以光速飛行,E=mc^2,飛船質量會無窮大。

我們現在把距離和飛行速度都換小些,這樣更真實。假定飛船以0.8光速飛行到4光年外的地方打個往返。男宇航員走的時間為20歲,而地球上的女友當時也為20歲。那麼宇航員來回共需要10年,因為比光速慢,所以他回來時應該是30歲。而事實是返回地球時,男孩是26歲,女孩已經30歲。要說明的是,這裡不是簡單的比例關係,所以計算結果不能等比例運算。

所以答案是,原本30歲的宇航員返回地球還是30歲,時間靜止了。而目前來說飛船達不到光速,時間(其實是新陳代謝、粒子運動)也不會靜止。


ooO孫悟空Ooo


假如一宇航員30歲飛出,他於光速飛行了150年。據聽說速度到達光速時間就會停止,那他還是30歲吧!

假如他臨行前有個兒子,回來時,它的玄孫已40歲了。

他30歲,他玄孫40歲。請問他和他的玄孫哪一個大?後來他和他的玄孫聊天,說150年前的事情怎麼樣怎麼樣!他玄孫說:去你大爺的吧!你才30歲,怎麼知道150年前的事呢?到天上去幾年,你搞什麼么蛾子,是不是把地球人都當腦殘了?

我們知道速度是相對的,如果把飛船看做是禁止的,地球就是以光速在飛行,這賬又該怎麼算?



天使大觀園


如果有人乘坐在飛機上,或者火車上,當他下了飛機,或者火車,就巳不是飛機,或火車的乘客,人生活在地球,地球就像飛機,火車一樣,人就是坐在地球上的乘客,當一乘客30歲離開地球,就像乘坐在飛機,或火車上的乘客已經下車了,地球上的時間,一日是時間的基礎,只在地球上起作用,離開地球就沒有地球的一日存在,在飛船上沒有一日的存在,又怎麼有一月的存在,沒有一日,沒有一月,那一年怎麼來,時間是一日加一日一直加到三十日算一月,一月加一月加到十二月算一年,如果他有機會回到地球,地球才重新開始記錄他的時間,也就是說他才開始在地球的時間適用範圍內存在。時間是人所使用,人是在地球上生活的,在地球上生活的人,沒有創立太陽上的時間,時鐘是對應地球自轉工作的,地球自轉就像一個人的心臟,時鐘就像跳動的脈搏,跟飛船沒有任何關係。時鐘是表達時間的工具,機械時鐘表,一般是圓形🕙刻有總共12小時,一天是24小時時針要走兩圈,其中分為小時,分鐘,秒。時鐘是表達時間的工具,自己不能生出時間,由時鐘🕤來看,一日是時鐘的基礎,那麼一日是從那裡來的呢?就像一棵樹,總有它的根部,總得從根部長出來,我們知道地球自轉一圈,時間就是一日,地球自轉就是長出時間的根部,飛船長不出時間,沒有飛船時間的發生,也就沒有用來表達飛船時間的時鐘工具,飛船即沒有生出時間的條件,也就沒有表達飛船時間的時鐘工具存在,時鐘工具是表達地球自轉的。時間一日就是地球自轉一圈,我們知道地球有引力作用,引力從地球的外層一直通到地心,人生活在地球上,是浸在空氣中,魚生活在地球上,魚浸在水中一樣。除此,地球上所有事物都浸在引力之中,引力也是一種無形看不見的,但人發明了秤,引力通過秤表現出來。地球旋轉一圈,就像唱片旋轉一圈,這一圈就被記錄在上帝的本子裡。人為了更方便使用一日時間,就將一日時間分為24小時,又將1小時分成60分鐘,又將1分鐘分成60秒。由於引力穿越地球的全部,過一日,人,動物,植物及任何事物留下被引力掃過的時間記錄。一日只在地球上存在,由一日分成的小時,分,秒也只在地球存在,出了地球就沒有這些。由於太陽就像手電筒光柱一樣照著地球,照到地球的一面為白天,照不到的一面為黑夜,由於太陽光像傘狀的照向地球,太陽當直接照射地球上的是中午,地球兩邊緣分別是早晨與傍晚,照在地球邊緣由於光線存在一個夾角,是一個分力,產生的熱量沒有中午高。


KongZWang


我回答一下我的理解,直奔主題,不墨跡

時間,距離,速度

一般理解為速度達到光速,時間會變慢,但是那是有前提的,前提就是現實速度

比如地球到2光年外的星球,如果光速去那個星球,往返也就4年,當你回到地球后,世間並沒有變,也就是4年之後你回到了地球,地球上時間也只過了4年而已

另一個就是,只有你自己超光速了,地球上任何東西都還是之前的速度,如果你去2光年地球外的星球,需要兩年,地球最快速度到達哪裡沒準需要100年,在不影響人類歷史進度的話,你往返需要4年,地球人往返需要200年,這樣情況下,時間才會改變,但我覺得這真是無稽之談,因為地球上能做出最快飛行器的速度是不固定的,在已知範圍內,也不會有這種事發生,不知道你們能不能看懂


永不止步133678284


對於地球上的人類來說,應該有150+30=180歲。但對於宇航員本人來說只有32.2歲(忽略掉啟動、調頭和減速降落),沒錯,他沒多大改變。



這是根據愛因斯坦的狹義相對論裡的雙生子謬論計算得出:一對雙生子,一個人A以近光速飛離地球做太空旅行,另一個人B仍然留在地球;當飛離地球人的回到地球時,他會比留在地球上的另一個人更年輕。假設A駕駛的飛船非常接近光速c(v=0.999999c),當A回到地球與B會合時,他的兄弟早已死去,因為地球上已過去150年了。


引用公式T=t/sqr(1-b²)(移動時鐘時間膨脹現象),地球作為近似慣性系;A經歷加速與減速過程,為變加速運動參考系。不管在哪個參考系,A都比B年輕,這是愛因斯坦交代得很清楚的問題。在這裡分析很複雜,牽涉到很多知識和公式。

有人認為愛因斯坦的相對論互相矛盾,這是誤解,如果用時空圖和世界線來分析就會簡單得多。


弄潮科學


光速除了光能達到,其他的所有有質量的物體運動速度都不可能達到光速,但題主既然說了如果,我們不防就考慮一下。

光速在數值上等於299792458㎞/s,可在一秒內繞行地球赤道七週半,是宇宙中最快的速度了。

如果一個30歲的宇航員乘坐以光速飛行的飛船飛了150個地球年,在牛頓的絕對時空觀裡,速度和時間並沒有什麼聯繫,這樣看來,如果這個宇航員還活著,應當有180歲。

但事實並非如此,愛因斯坦認為時間不再是絕對的,而是相對的,並且速度能影響時間——速度越快,時間流逝的越慢,它們的關係可以總結成下面這個時間膨脹效應公式。

其中的Δt為普通人的時間,t為飛船上的人經歷的時間,v就是飛船的速度。這樣一來,Δt就是180年,而我們需要求解的就是t。

因為v就是光速,所以v=c,移項的t=0,即飛船上的人經歷的時間等於零,也就是飛船上的時間停止流逝了。

所以150個地球年後,30歲的宇航員依然是30歲。


擋不住的熵增


現在回答你的如果。如果飛船達到光速,不考慮質量無窮大,那麼從相對論時間縮短效應當速度等於光速,時間為零,時間靜止,所以,飛船的人、飛船是什麼樣的鬼,你自己發揮想象吧,沒有時間,血液不流動,電子不隨機躍遷,成什麼了,我不敢現象。



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