乘光速飛船前往250萬光年的仙女座星系,在感覺上一瞬就會到達嗎?

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愛因斯坦狹義相對論說的是速度越快時間越慢,這種被稱為時間膨脹的現象為後來科幻小說中的光速飛船提供了理論基礎


然而我們宇宙中光速就是極限速度,有質量的宇宙飛船其實只能無限接近光速而已,它和真正的光速間永遠存在微小的差值,所謂達到光速時間靜止只是一個幻想,因為現實中是不可能達到光速的。

時間膨脹效應只會被正常速度下的人觀測到,處於近光速飛行中的人是感覺不到時間流逝速度變慢的,因為飛船內部仍然是正常光速,駕駛員和乘客仍然會渴會餓會變老,只不過他們在飛船裡過一天,地球上的時間就會過一年甚至更久。


仙女座星系距離我們250萬光年,也就是說我們現在看到的是250萬年前的仙女座,假如未來的人類可以製造出接近光速的飛船,那麼就能在有生之年到達仙女座,並且飛船速度越接近光速,跨越250萬光年距離所需要的時間就會越短。

當飛船達到光速的99.99999999997%時,在飛船內的人會感覺到自己過了28.6年就到達了250萬光年外的仙女座星系,而如果繼續向光速衝擊幾個小數點,那麼這28.6年可能會變成2.86年甚至更少。


宇宙探索未解之迷


這個題目有很大的邏輯漏洞。可能題主只是粗略的聽過狹義相對論的結論,所以才拋出這樣的問題。

其實狹義相對論的時間膨脹結論指的是速度越快,時間過得越慢。越接近光速,時間越慢。

於是有人發散思維,得出來達到光速,時間靜止的結論。其實這大錯特錯。

主要出現在兩個方面

一:狹義相對論的時間膨脹指的是一個相對於觀察者勻速直線運動的物體。這個物體的勻速直線運動速度越快,在觀察者看來其時間就過得越慢。但是參考系是平權的,也就是說:在這個高速運動的物體內的觀察者是完全感受不到任何時間流逝減慢的。他的感受和站在地面上沒有任何改變。

所以即便你接近光速飛向仙女座星系,也不會感受到任何時間變慢效應,在飛船內的人依舊會感受到需要至少250萬年才能抵達仙女座星系。

不同地是,當你花了250萬年抵達了仙女座星系,地球上已經過去了上億年了。

第二個很重要的漏洞就是:有靜止質量的物體不能達到光速。

狹義相對論不允許飛船達到甚至是超過光速運動的行為。如果你做到了光速運動。那對不起,愛因斯坦的相對論的基礎就錯了,以光速不變的基礎建立的相對論大廈就轟然倒塌。既然相對論都錯了,那麼你就不能用一個錯誤的理論導出“速度達到光速,時間靜止”的結論。


科學認識論


好多關於乘光速飛船去往哪裡然後時間變慢的問題啊。還是先給答案吧,假如前提假設成立,的確,對於飛船上的人而言,無論去往多遠的地方都是瞬間到達。問題是,光速飛船是否可以造出來呢?

狹義相對論告訴我們的不僅是物體速度越快時間將變慢,時間和速度就像座標上的兩個方向,量可以互換,而且還告訴我們,沒有任何有質量的物體可以被加速至光速,內在原因是隨著速度的加快質量也將增加,這個效應在接近光速時會明顯顯現出來。光速是宇宙運動速度的極限,只有光可以在產生的那一刻即以光速運動。因此,光速飛行得飛船是不存在的。


人擇原理


乘光速飛船前往250萬光年的仙女座星系,在感覺上一瞬就會到達嗎?

這個話題中看上去似乎只有一個問題,但其實這包含了好幾個問題,比如光速飛船前往250萬光年外的仙女星系,飛船上的人感覺一會就到了嗎?還有在地球上的人是不是看他們也是一會就到了?當然還包括其他一些延伸出來的問題,咱不妨來圍觀一下!

本星系群內距離銀河系最近的幾個星系,當然還有兩個矮星系更近(大小麥哲倫星系),更遠的是仙女星系以及三角座星系(295萬光年)!我們迴歸主題,來簡短分析下前往仙女星系看起來需要多久時間?

一、飛船上的人感覺過了多久?

飛船上人適用鐘慢效應,因為高速飛船中的時鐘在地面人員看來,會隨著速度的提高而變慢,最終在接近光速逐漸趨向停滯,但在飛船上的人看來,他們時間體系並沒有改變該多久還是多久,只不過有一個時間交換比!而這個比例為:

T為飛船時間,t為地面人員觀測到的時間!這幾個參數中t=250萬年,因為光前往仙女星系就需要這麼久!那麼我們就可以計算了,因為v=c,因此等式的右邊計算結果為0,因此我們可以得出結論,飛船上人看起來時間為0,根本就沒有經過時間就到達仙女星系了!

二、地面人員看到他們飛行了多久?

在地面人員看來,無論他們以多快的速度,t=L/v=250萬年!

沒有人可以等那麼久,除非冷凍這過這麼久,不過冷凍設備是否能支撐過這天文數字的時間也是個問題!

三、飛船不可能達到光速,那麼假如能達到99.999999%的光速,前往仙女星系要多久?

根據以上鐘慢效應公式,在這個速度下時間的交換比為7071倍左右,那麼我們看看前往仙女星系要多久呢?

T=250萬年/7071=353.56年

看來這速度還是不夠,飛船上的需要經過353.56年才能到達,至少需要冬眠技術或者冷凍技術下才能活著到達仙女星系,否則這個時間足夠考古了!

那麼此時,在地面看來需要多久才能到達呢?

T=250萬年/99.999999%=2500000.025年

四、假如用傳說中的最高曲速到達仙女星系呢?

最高曲速9.9999級,199516倍光速,這個速度下,到達仙女星系是多久呢?

T=250萬年/199516=12.53年!

仍然需要12.5年,不過比起差點考古的99.999999%光速靠譜多了,那麼此時在地面看來需要多久呢?理論上曲速飛船的時間體系和地球上是處在同一時間體系內的,因為移動的是曲速飛船外部的空間,而飛船是停止的,因此這種引擎才是值得我們追求的!

只是不知道我們的科學傢什麼時候能將這種引擎發明出來,我們可等不了多久,畢竟現在已經幾十歲了哈!


星辰大海路上的種花家


根據愛因斯坦的狹義相對論當飛船速度增加的時候,質量會增加,這意味需要更大的能量去驅動。如果想要飛船的速度達到光速,那麼就需要無限大的能量。這意味著飛船是達不到光速的。

而關於達到光速時間靜止、甚至是超過光速時間倒流這樣的說法都是對愛因斯坦狹義相對論時間膨脹效應的“非官方”延伸。

因為時間膨脹效應指得是物體的運動速度會影響時間流逝速度,運動速度越快時間流逝速度越慢,當無限接近於光速時間無限接近於靜止。


愛因斯坦相對論關於光速比較嚴謹的解釋是:有靜止質量的物體達不到光速;信息的傳遞速度不能超光速。

所以對於本題,只能把題目中的光速飛船改為無限接近於光速,這樣雖然技術上也很難達到但是理論上可以實現。

仙女座星系和銀河系都屬於本星系群的成員,距離我們大約是254萬光年,天文學家發現其呈現藍移現象,正在以300公里每秒的速度向我們奔來,大約會在30~40億年後與銀河系開始碰撞融合。


如果不考慮兩個星系的運動和飛船的加速過程,那麼乘坐飛船的人時間流逝速度會非常慢,很可能連一秒鐘都不到直接就會跨越254萬光年。但是對於我們來看這艘飛船確實是飛行了大約254萬年。

至於這個人感覺的一瞬間是多長時間就要看這艘飛船有多趨近於光速,可以應用下邊的時間膨脹公式計算。



科學黑洞


其實這種問題的核心是狹義相對論,考驗一個人是否真的瞭解狹義相對論的本質!

先看幾個重要公式,公式包括尺縮效應,鐘慢效應,質增效應,質能公式,當然還有一個洛倫茲變換!這幾個個公式分別指當速度達到亞光速時,距離會相對變短,時間變慢,增加增加,速度不能用伽利略變換來計算而需要用洛倫茲變化!

再回到問題中來,假設乘坐光速飛船(當然無論如何不可能光速飛行的,只是假設,或者理解為無限接近光速)飛往250萬光年外的仙女座星系,對於飛船內的人來說,由於尺縮效應,250光年的距離會縮短,而且越接近光速,距離縮短的越厲害!

明白這點非常重要,為什麼會出現這樣的情況呢?因為我們所處的時空並不是絕對的,速度越快對時空的影響就越厲害,理論上光速飛行的飛船已經位於完全不同的時空裡,當然不能用我們的時空觀念區理解!

由於距離縮短了,光速飛行的飛船到達仙女座星系的時間會縮短,如果達到光速(當然這不可能),距離就會變為零!而如果無限接近光速飛行,就會一瞬間到達仙女座星系!

不過對於地球上的我們來說,在我們眼裡飛船以光速飛行250萬光年,飛船所用的時間就是250萬年,也就是說,光速飛行的飛船裡的一瞬間就等於地球上的250萬年!

所以,理論上在遙遠的未來我們就可以利用愛因斯坦的狹義相對論的時間膨脹和尺縮效應進行星際旅行,只要速度足夠快,就可以在極短的時間裡跨越浩瀚星際距離!!


宇宙探索


我是一應,第一時間回應。

要飛250萬年。光年是光一年飛的距離。

愛因斯坦的質能方程E=MC2

速度越高,能量越大,光速飛船的能量問題解決了的話,你就可以開著它在宇宙中到處玩耍了。到時候要想辦法解決制動問題,別撞在其它星球上了。


去仙女座是最好的選擇嗎?等你飛過去,那裡的外星人剛好完成進化,你送貨上門,正好拿你當試驗品。

我的建議是,你不如先去一下賽博坦星球,先帶上擎天柱和它的小夥伴們,回地球消滅霸天虎後再出發。


李一應


不是這樣的。題主和之前的答主可能都忽略了一些細節。

千萬不要忘了在乘上飛船之後到飛船加速到光速之間是需要有一個加速階段的。人要能上到飛船上,必然需要飛船與地球保持相對禁止,那麼從靜止加速到光速必然需要時間。但是有質量的物體要加速到光速的時間是無限的。所以讓有質量的物體乘坐一艘可以加速到光速的飛船加速到光速,這一表述存在著邏輯矛盾——因為有質量的物體沒有辦法加速到光速。我們可以假定飛船(因為某種科技)沒有質量,但是人不可能沒有質量。

即便飛船本身可以加速到光速,但不代表帶載荷的飛船也能加速到光速。一艘高科技的可以加速到光速的飛船,帶了載荷估計也只能處於永遠的加速之中,頂多最後無限趨近於光速。

雖然存在著邏輯矛盾,但我們還是假定這趟旅程能夠成行,但這趟旅程很可能是一個持續加速的過程,而不是勻速過程,因此不大可能是瞬間就到達。


小宇堂


#科技#

理論上有質量的物體是達不到光速的。

但是這也是人類現在的認識,誰也不知道未來的人類會不會建造出所謂的光速或者超光速飛船。

我們更無法理解所謂的光速飛船上,到底會是什麼樣的景象。就像你對一個原始人描述一架噴氣式戰鬥機的形態或者飛行原理一樣,他是無法理解的。

那麼以現在的理論可以假想會出現無限接近光速的飛船,但它到達光速的加速和減速過程會非常漫長。

但這種想法,明顯不符合題主的意圖,題主應該說的是可以瞬間加速到光速的飛船。這需要瞬間供給給船體巨大的能量。

那麼就需要大量的燃料和超級發動機。會佔用大量的資源和能量。這種能量級別如果在地面發射會有排山倒海一樣的景象。所以只能在宇宙空間啟動這種光速飛船。那與其在宇宙空間造出這種變態的大飛船,不如利用恆星的能量,飛船變成一種抽取恆星能量的儲能器。將裝載宇航員的小型容器放在儲能器的發射端上,可能會達到瞬間達到光速的效果。





實際這已經不是光速飛船的概念了,而是“星門”。飛船變成了一個巨型的空間站,像個巨大的聚能環,發射端在環的中心位置。

對於被髮射出去的光速物體來講,時間是停滯的。發射出去的宇航員的感覺基本是一瞬間到達了250萬光年後的目的地,就好像經過了一個機器貓的時空穿越門一樣。

但在地球上來看宇航員,他們就像靜止不動的雕像一樣,要經過250萬個地球年才會到達目的地。

發射後就恍如隔世一樣,可能再不會相見。


憤怒的小野豬


一聽到題主問“感覺上”我就笑了。既然這是一個感覺問題感受,那答案當然是“可以啊” 。而且還可以“感覺上”超光速呢!!在科技板塊問一個感受問題這是多麼諷刺

咱們現在科普科技界的悲哀就是咱們連怎樣問問題都不會。國民問問題能不能正常點兒,國民會不會問問題,這是一個擺在中國所有人面前的大問題!!大眾科普看來還有很長的路要走


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