03.05 在三體最後程心乘光速飛船逃離地球時,去到287光年外的星球,為什麼只用了52個小時?

冰劍夜琴


如題目中所說,如果程心乘坐的飛船行駛速度真的達到了光速的話,這個時間根本就可以忽略不計了,所以說啊,只要是速度足夠快,那就是一瞬間的事。


相對論描述了一種時間膨脹效應,那就是如果一個物體的速度能夠足夠快的話,那麼對於它來說,它的時間會明顯相對變慢。舉個例子,一個宇航員在一艘以光速99%飛行的飛船裡飛行了一年的時間(宇航員手錶的時間),那麼對於地球上的人來說,實際上時間已經過去了7年之久,如果速度進一步接近光速的話,那麼這個差距就會越來越明顯。

這就是相對論的魅力所在,你或許很難想象為什麼高速飛行的宇航員的時間會變慢,這樣一來宇航員豈不是間接去到了未來?但是事實的確如此,人類把一個十分準確的原子鐘放在人造地球衛星上高速運行,一段時間之後發現,原子鐘的時間相對於地球來說的確是變慢了。所以如題目中所說的,小說中描述的這種現象,完全有可能發生而且是符合理論實際的。


但是這裡要明白的一點就是這裡的時間只是相對的時間,對於飛船上的宇航員,無論飛船飛行的速度有多快,宇航員感受到的時間的流逝是一樣的,並不會因為他的速度很快他就會感覺時間過慢了,只是跟地球上的人相比,從某種意義上來說的確是變慢了。《三體》中程心乘坐光速飛船去到了287光年外的星球,的確可以做到只用52個小時,甚至是更短的時間,可能很多人用傳統的距離除以速度等於飛行時間,這種算法對於地球上的人來說沒有問題,因為地球上的時間的確是過去了287年,但是飛船上的時間沒有過去這麼久。

但是哪怕飛船的速度再快,也有一個極限,那就是無論如何也不能超過光速,因為一旦超過光速,時間就會倒流,而這是違背相對論的。理論上來說,只要是速度足夠快,哪怕是一瞬間就到了287光年之外那也不是不可以,但是無論多快,還是需要時間的,如果飛船的速度真的等於光速了,那麼飛船上的人就不會再有時間概念。


《三體》是一部十分優秀的科幻小說,小說中描述的很多現象都是非常經得住推敲的,就題目中描述的這種現象,只要是人類未來掌握了光速飛行技術,有能力將飛船的速度加速到足夠接近光速的話,那麼小說中的情節也是可以成為現實的。


鏡像科普


在《三體:死神永生》的後半部分,整個太陽系都面臨著二維化的結局,而維德死後的星環集團與世界政府合作研製出了曲率驅動引擎,星環號由此成為了太陽系唯一一艘光速飛船,程心和艾AA駕駛它前往287光年外雲天明贈送的那顆星球。


三體中的曲率驅動飛船是可以無限接近光速的,劉慈欣在創作的過程中顯然也想到了有靜止質量的飛船無法達到光速,因此程心駕駛的星環號用了52個小時才到達了287光年外,如果真的以光速飛行的話是不需要時間的。

三體作為一部優秀的硬科幻作品,它的故事情節背後都有科學理論在支撐,而程心52小時跨越287光年背後就是愛因斯坦的狹義相對論在起作用。

牛頓力學只適用於低速狀態下的物體運動,當物體接近光速時是無法用牛頓力學來預測和描述的,狹義相對論就是瞄準牛頓力學的侷限性而創建的理論,在狹義相對論中“速度越快時間越慢”,將程心52小時的時間與287光年的路程代入時間膨脹公式後就能得到她的速度。

計算表明曲率驅動引擎將星環號的速度提升到了光速的99.9999999786%,確實是實現了無限接近光速,這也說明只要達到光速的99.9999999786%,那麼就能在52小時之內跨越287年的時間,實現通向未來的時間旅行。


宇宙探索未解之迷


這你就不懂了吧!為什麼287光年的距離,開光速飛船用光速飛行最少怎麼也得287光年吧!但是為什麼程心他們只用了52個小時呢?


這就得用到愛因斯坦的相對時間了,在愛因斯坦的相對時間中講明瞭我們每個人的時間段都是不同的,也就是說我們每個人的時間都是相對的,我們每個人都擁有不同的時間。即一個人的運動越快則對應的這個人本身的時間就越慢。運動越快則引力越大,運動越慢則引力越小。如果你的運動達到了光速,那麼你的時間就是靜止的,即使到達了宇宙末日,你的時間還會和之前一樣。

還有那就是因為愛因斯坦的定理,“一切有質量的物體,只能無限得到光速,而不能超越光速,”因為速度越快,質量就越大,質量越大所需要加速的能量就得越多,所以說一切有靜態質量的物體都只能無限接近光速,而不能達到光速。



所以說呢!光速飛船是達不到光速的,那麼程心他們所坐的飛船隻是無限達到了光速。所以說他們還會有時間段的,只是他們的時間段被拉長,也就是說他們的時間變慢了。所以只用了52小時就到了287光年外的地球。#帥#


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時間史


如果一個飛船非常接近光速,那麼其內部時間將會變慢,同時在其內部觀察外部,會發現外部的空間被壓扁了。

這就是著名的「尺縮鐘慢」效應。

如果飛船的速度是v,那麼在外面看,其所要花的時間確實會大於287年。然而在飛船內部,則大為不同。飛船內部的時間流逝速度,比地球上看到的要慢得多!

要把時間從287年縮減到52小時,飛船得飛多快呢?

簡單的計算,可以得知,飛船的速度得是:

0.999999999772倍光速!

列如下方程:

便可解得其速度。

這個速度距離光速極為接近,在目前的理論下,很難想象一個飛船如何能達到這樣的速度。因為在這樣的速度下,飛船的質量已經是靜止質量的五萬倍了!要提供這五萬倍質量所需的能量,簡直是無法想象。

所以,除非有理論上的突破,(近)光速飛船是無法造出來的。不過小說本身可以不考慮技術的問題,而做純粹的思想實驗、思想遊戲,其本身也是很有益處的。


章彥博


這個具體的數據哪,大劉在寫書前一定親自計算過,在這裡不贅述了。

這個問題大家一定很迷惑,按照我們平時生活中接觸的各種運動,這種情況不可能發生。我們都是生活在低速世界的生物,牛頓的經典力學就可以解釋低速世界的一切運動,對於看得見摸得著的這些我們都習慣和熟悉了。



但是當速度無限接近於光速,牛頓經典力學不再適應,這個時候要應用愛因斯坦的狹義相對論來理解。在這裡說兩個主要結論那就是時間膨脹和尺縮效應。在這裡時間和空間不是絕對的了,它根據參考系的不同會出現不同的值。當飛船速度無限接近光速,會發生嚴重的時間膨脹和尺縮。程心確實用了52個小時,飛了52光時;地球上的人來看,程心用了287年。

在這裡程心的52(小時)=地球人(287年),通俗的理解就是程心如果地球人能看到她的話,像被放了慢動作一樣,一個眨眼的動作可能花費她在於我們看來十年的時間。

關於狹義相對論此處劃重點。
有興趣的可以來研究研究。


科學黑洞


做有趣的科普,貓先僧來擼一擼。

很高興看到《三體》,更高興看到問題裡面沒有超光速的假設。作者的水平很高,本貓就不講太多廢話啦。給吃瓜群眾直接上一個硬菜公式大家品味品味。都是初中知識份子能看懂的展開式啦:

把程聖母飛船的實際速度帶入上述公式中計算,就可以一目瞭然了吧。聖母的飛船號稱光速飛船,用了令人目瞪口呆的曲率驅動,其實也只是很接近光速而已,好像到達了99.9999996%的光速。於是,飛船上的人時間將產生很嚴重的慢鍾效應,按照書中是度過了52小時,而正常三維宇宙的世界度過了287年。程聖母就這樣咻的一下,丟下地球人類,自個前往雲天明送她的星星上風流快活去了。

扯淡的相對論就是這個解釋的基礎啦。你要問相對論的原理和本質“光速不變”,那是小愛的一個假設啦!為什麼?誰知道啊!小愛就這麼說了,然後把時間和空間弄得一塌糊塗!一百多年都不得規整,完全沒有牛逼頓時代的經典嚴肅。可惜,天不遂人願,大家這一百多年來,不斷的想幹掉小愛的假設,卻越打越結實,小愛終於封神,程聖母也得以逃脫,唉~該死的沒死啊!

《三體》裡面,本貓最討厭程聖母,沒有之一!雲天明怎麼就會看上她呢,還好天明終究是和AA渡過了一生,也算是個美好的結局。

好了,心情都不太好了。打完收工。歡迎討論。


貓先生內涵科普


平常我們走在路上要到達另一個地點,比方說超市,如果你與超市的距離是2公里,你以平常步行的速度去超市買東西吃,拿路程除以速度很容易就得到了所需的時間。

但這樣的公式是用在低速運動中的物體,對於高速或者極高速狀態下的物體,我們改用相對論中提到的公式。所以,這就造成了很大部分人不瞭解具體的情況。

在相對論中,時間與空間都不是絕對的,而是相對的,這取決於參考系的選擇。

鐘慢效應(時間膨脹效應)是指高速運動下的飛船時間變慢,越接近光速,時間變得就越慢;

尺縮效應是指,就連空間長度也是會變化的,飛船運行的速度越快,那麼飛船實際飛行的距離就越短。

從這兩個方面都可以說明為什麼程心在駕駛接近光速的飛船飛行到287光年外只用了52個小時。

從時間膨脹效應上來看,她駕駛的飛船是無限接近光速的飛船,那麼飛船系的時間就會變得很慢,這樣原本以為需要287年以上的時間,卻只用了52個小時。

從尺縮效應上來看,她駕駛的飛船無限接近光速,那麼對於飛船系來講,星環號飛行的實際距離要比原先的287光年短得多的多,似乎是將起點與終點拉得更近了些。

不過就程心的星環號飛船來講,星環號的速度還不是太快,如果可以達到光速的99.99999999999%的話,那麼星環號用的時間就不是原本的52個小時了,只需要1.116個小時而已。而星環號的飛行速度大約是光速的99.99999997864%。


科學船塢


這裡就要涉及到愛因斯坦的狹義相對論了。我們平時所用的時間和空間,都是以地球參照系為準,但如果有個參照系相對於地球運動,這個參照系上的時間和空間將不同於地球參照系。不過,對於運動速度很慢的情況下,參照系之間的時間和空間的差別很小,可以忽略不計。但如果接近光速的情況下,就必須要考慮這種差異了。

在《三體》中,程心乘坐的星環號飛船使用曲率引擎可以達到接近光速的速度,但並沒有達到光速,也無法達到光速。飛船飛到287光年外的星球,只用了52個小時,這裡其實涉及到了兩個參照系的參數,287光年的距離是從地球參照系的觀測者看來,而52個小時是從飛船系的觀測者看來,如果把兩者結合在一起,似乎就出現了超光速現象,但這是沒有意義的。事實上,只有地球系的時間要與地球系的空間進行比較才有意義,飛船系的時間要與飛船系的空間進行比較才有意義。

為了便於計算,這裡忽略星環號飛船的加速和減速時間,並認為它是勻速運動。根據狹義相對論的尺縮效應,飛船系和地球系所測得飛船的飛行距離ΔL和Δl存在以下的關係:

其中v是星環號的飛行速度,c是光速。

從上式中可以看到,當飛船足夠接近光速時,在地球系看來相隔287光年的距離,在飛船系看來這個距離很短,所以只要很短的時間就能飛完這段距離。

此外,根據狹義相對論的鐘慢效應,飛船系和地球系所測得飛船的飛行時間ΔT和Δt存在以下的關係:

由於星環號的運動速度十分接近光速,所以在地球系看來,飛船飛行287光年的距離所需的時間大約為287年。但飛船系的時間只用52個小時,並且飛船系測得的飛行距離只有大約52光時。從這些參數中,可以大致推斷出星環號的飛行速度約為光速的99.99999997864%。


火星一號


承邀

神早就說過:只要是我的子民,死後可以上天堂,並得以永生。

重點是死後,因為死了的人無法告訴活著的人他到底有沒有上天堂。

因為是死無對證。

愛因斯坦受神的啟示,創建了相對論:並對人們說:只要你們達到光速,就可以比地球人長命,並列出了非常著名的科學公式。

物體的移動速度是永遠無法接近或超光速的,所以,誰也無法推翻相對論。

因為,這也是死無對證。

我奇怪的是,明明無法證實與不可能達到的速度公式,還是有人信。

我們知道,我們每一個都想上天堂都想長生不老,但這是不可能的,是違反客觀自然規律的。

時間在形式數學計算上有相對性,但在客觀現實上沒有相對性。

三體是科幻小說,幻就是幻想不可當真。

我就不明白為什麼還有人用‘’嚴謹‘’的科學公式去證明幻想。

有科學達人還說,陳心為什麼只用52小時去了距離為287光年之遠的星球?那是因為287光年距離是地球人的距離,地球人用光速30萬公/秒去是需要287年。但是,陳心坐上近似光速飛船後,他己經不是人了,是神仙,他的飛行速度已不是光速30萬公里/秒。而是神愛因斯坦給的神速度,就是52光時到達。

‘’光時‘’又一個科學新名詞。

可是,為什麼我們一開始不用‘光時’呢?要光年幹嘛?

難道我們不是地球人?不用地球時間?


自由媒體


好像寶樹的三體X寫了一個十維的描述,我理解後就是這樣的,奇點本身什麼都沒有,那要有物質有尺度,就爆炸了,但是有物理尺度,那怎麼去平衡這個“0”那,就和空間一起出現了時間,簡單點想想就好比,本身是0,代表虛無,後來有了空間1,那就讓時間來平衡出現個-1,從這個角度你能想象下,就是當速度和光一樣時候應該不管多少光年都是在一瞬間的事情,根本不存在幾百,幾億光年的問題了,這樣就平衡了物質空間的距離,也就相當於沒有距離,沒有時間,當維度空間越大,光速也就變得不一樣。


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