如果乘坐光速飛船,飛往250萬光年外的仙女星系,是不是一瞬間就到了?

艾伯史密斯


先拍觀點:假設飛船速度是光速,需要飛250萬年(先別噴,看完再說)。相反如果飛船內的時間越接近於光速時間會越趨近於瞬間。快與慢的關鍵點是飛船能不能達到光速,也就是狹義相對論成立不成立。

狹義相對論

光速不變原理

19世紀,麥克斯韋通過研究電磁學理論,發表了麥克斯韋方程組,推論出了電磁波的存在。

1888年,海因裡希·魯道夫·赫茲通過實驗證實了電磁波的存在。而麥克斯韋方程組的波動方程又告訴我們電磁波的速度是兩個常數相乘,也就是說所有電磁波在真空中速度都相同。更為驚人的是麥克斯韋的公式裡,沒有時間與空間。也就是說電磁波不只是同一介質速度不變,而且相對不變,什麼意思?(光也是電磁波的證明太多這裡不說了)

假設你和一輛高速飛船還有一個手電筒同時在起跑線上。你喊一二三跑,手電筒打開光和飛船同時跑。那麼你看到光的速度是C,飛船速度是V,請問飛船上的人看到光的速度是多少?

牛頓的絕對時空理論說時間、空間是獨立的。光在一種叫做“以太”的介質中傳播,”以太“就像空氣一樣在我們身邊飄蕩。因此飛船追光,追擊問題,光相對飛船速度伽利略變換得出(c-v)

而通過麥克斯韋的方程組可以推論就算飛船的速度接近光速,跑道邊靜止的人和飛船裡的人看到的光速都是c,也就是說牛頓和麥克斯韋有人錯了。

搞笑的事情來了,邁克爾遜和莫雷實一直想通過實驗來證明“以太”存在牛頓是對的,然後他們在1887年,卻通過實驗證明了麥克斯韋理論是對的。

更加搞笑的是維護“以太”論的洛倫茲,通過研究電磁理論發現了絕對時空是有問題的,進而推導出洛倫茲變換,也就是狹義相對論的”鐘慢尺縮“效應,但是還在辯解說:這只是數學推導,以太還是存在的。有心眼的小愛同學打破了舊時代的框架,打臉了牛頓,基於光速度不變原理推出了狹義相對論。

扯了那麼遠就是想說:光速不變原理是實驗證實出來的,狹義相對論是正確的。

狹義相對論說飛船不能達到光速

如果認同了狹義相對論是正確的,那麼通過狹義相對裡的質增效應,可以知道飛船達不到光速。

質增公式(狹義相對論),動質量m 靜質量m0 光速c=30萬km/s

根據洛必達法則,如果m0≠0,則v≠c。所以如果一個物體的靜質量不為零,你就永遠不可能把它加速到光速。

假設飛船達到光速

我們已經知道狹義相對論是對的,那麼如果假設飛船可以達到光速,說明狹義相對論是錯的。狹義相對論所有理論全廢,我們就不能利用狹義相對論鐘慢尺縮效應、洛倫茲變換推導。那麼直接t=s/v,250萬光年就是光行駛250萬年的距離,所以地球和飛船上的時間同步,飛船要飛250萬年。

假設飛船接近光速

根據狹義相對論,鐘慢尺縮效應,當物體高速行駛,相對於外在的觀察者來說,飛船裡的時鐘會變慢,時間膨脹,飛船尺寸變小。

當速度接近於光速,當飛船到達地球上擺放時鐘過去的時間 t' 約為250萬年,帶入洛倫茲時間變換公式計算得出

飛船裡的時鐘過去了:

當速度為光速99% ,

t=35萬年

當速度為光速99.99999999%,t=35年

當速度為光速99.9999999999% t=3.5年......0.35年、0.035年

可以發現一個規律,失之毫釐差之千里,當速度在小數點後多取兩個9,年數會除10,你們能想到什麼?有興趣可以想一下。

............0.00000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000035年

瞬間即達。

以上觀點,都是拋開飛船加速減速過程。


科學美少男


所謂光速飛船並不能真的以光速運動,只能是亞光速運動。但即便這樣,根據狹義相對論,只要速度足夠快到接近光速,這也會產生巨大的尺縮效應和時間膨脹效應。

對於地球上的人來說,亞光速飛船飛到250萬光年外的仙女座星系所需的時間大約為250萬年,因為距離除以速度即為時間。但對於飛船上的人來說,由於尺縮效應,仙女座星系的距離並非250萬光年,250萬光年只是在地球參照系下的測量結果,飛船系測出的距離很短,所以飛船上的人覺得從地球飛到仙女座星系只是轉瞬間。根據狹義相對論,飛船系的時間ΔT和地球系的時間Δt、飛船相對於地球的速度v、光速c可以通過下式聯繫在一起:

可見,當速度趨於光速時,ΔT趨於零,這意味著亞光速飛船隻要極短的時間就能飛到地球系認為十分遙遠的宇宙地方。

不過,為了在短時間內加速度到亞光速,這需要極高的加速度,人體根本無法承受。在飛船急速加速的過程中,人體就會因為巨大的過載而被壓扁。

最理想的宇宙航行方式是用1g加速度飛行前半程,然後再用相反方向的1g加速度飛行後半程,這樣也會產生巨大的時間膨脹效應。具體計算過程比較麻煩,這裡就直接給出結果:飛船經過大約14.3年的時間飛完半程,最高速度將會達到光速的99.99999999997%,所以飛抵仙女座星系所需的時間大約28.6年。雖然飛船不是瞬間到達,但太空旅行者也是能夠在有生之年飛抵目的地。與此同時,地球上的時間將會過去250萬年多一點。


火星一號


如果真的有光速飛船,以光速飛行,理論上時間就會停止,不是一瞬,而是沒有時間流逝。

根據愛因斯坦狹義相對論,在高速運行中的物體會出現尺縮鐘慢效應,速度越快,距離就越短,所花費的時間就越少。理論上到達光速,距離趨於零,時間當然也就趨於零了。這樣不管是到達250萬光年的地方還是到達更遠的地方,飛船上是感覺不到時光流逝的。

當然這是天方夜譚。即使能夠達到光速,也還有個加速和減速的時間,因此時間還是會流逝一部分。但飛船上的人不會感覺到時間有什麼變化,他們的時間還是一分一秒照常流逝,只是距離變了,所以覺得很快。距離變成了0,就沒花時間而已。只是與飛船外靜止的觀測者比較,才發現時間流逝完全不同。

狹義相對論告訴我們,光速是這個世界上最快的速度,有質量的物體永遠達不到光速,不要說宏觀物體,就是微觀粒子也達不到,只可以無限接近。

在大型強子對撞機中,科學家把質子加速到無限趨近光速,達到光速的99.9998%,所用能源達到一個城市的用電量。再往上提一點點,比如後面那個8變成9,能量就要成倍增加,越接近光速,所需能源將呈數量級增加,質子的動質量同步提升,當達到光速時,質量會變得無限大。

什麼是無限大?整個宇宙的所有看得見看不見物質加起來也不是無限大。

愛因斯坦狹義相對論設定的這個公理已經過無數觀測和實驗證明是正確的,無法突破,就不要老奢望達到光速了。

隨著人類科學水平文明程度的提升,飛船的速度也將得到提升,雖然達不到光速,亞光速還是有可能的。

高速系尺縮鐘慢效應在日常生活中是很不明顯的,即使在目前每秒十幾公里的宇宙飛船中,也很難監測到。只有當速度達到1/10光速即每秒30000公里時,才有一定的意義。

俠義相對論中測定時間膨脹的公式為:

因此,人類要實現飛往250萬光年遠的仙女座星系,既然不可能達到光速,但在遙遠的未來有可能實現亞光速飛行。亞光速當然至少要達到光速的50%,但達到光速50%尺縮鐘慢效應也不是很大。達到80%時,才能縮短1.66倍,到仙女座星系還是需要150多萬年。即使達到了光速的99.9999%,時間會縮短707倍,也還是要3536年;達到了光速的99.9999999999%,時間會縮短70.7萬倍,就只要3.5年時間了。當然還要加上加速和減速耗費的時間。

實現這種接近光速的亞光速旅行概率也是很小很小的,因為巨大的能源和與速度呈正比的載荷將令人類無法承受。而且乘飛船去了個來回的人還在,地球這些眼巴巴看著的人已經過了250萬年,人渣都不在了。所以即使在遙遠的未來這也是不現實的。

更有可能實現的是開發出曲速引擎飛船,採取時空摺疊方式以超光速跨越式旅行。

時空本身的膨脹和摺疊不受狹義相對論光速限制,而且也不會導致時間膨脹,在飛船上一年,在地球上觀察的人也是一年。但要去仙女座星系250萬光年,即使以10倍光速跨越,也還要25萬年,100倍光速跨越則需要2.5萬年。

所以儘管開發出了曲速引擎飛船,前往遙遠的仙女座星系也還是一個遙不可及的夢想。

事實上,曲速引擎目前還處於理想與幻想的結合地帶,能不能實現還是個未知數。因此,從目前人類的認知來看,無論採用光速飛行還是曲速引擎跨越式旅行,要去仙女座星系都是不可能的。

只有在今後若能突破現有理論束縛,或許要到若干億年後人類達到三型文明的時候,才有可能探討這個可能性。

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時空通訊


對,一瞬間就會到。

不過你得先有光速飛船。。對於光速飛船上的人而言,250萬光年根本不是事,920億光年都可以一瞬間就到。因為光速飛船里根本不走時間,飛到宇宙大塌縮都是一瞬間。這種詭異的事情是愛因斯坦發現的。他在研究邁克耳遜-莫雷實驗的怪異結果是發現了這種時間、空間與速度的關係。其實這種關係不是他第一個發現的,第一個發現的可能是洛倫茲,因此這一關係的表達式也稱為洛倫茲變換。雖然不是第一個發現,但愛因斯坦是第一個賦予它物理意義的。

根據洛倫茲變換裡的時間公式推論,光速下時間間隔會無窮大。也就是說時間靜止了。但這不是由公式直接解出來的,因為用光速代入,公式的分母為0,是無解的。╮(╯_╰)╭它只是根據速度無限接近光速時的結果推理得到的。


星宇飄零2099


需要250萬年。我給你出個好主意,乘坐“糾纏”船,你這裡一按開關,即時到達。


惠舒旅社老闆


光速飛船飛行,已經突破了我們宇宙中所有的物理規律。這樣意味著這艘光速飛船已經不屬於我們宇宙空間,而是進入到一個更高的維度之中。因為但凡在我們宇宙範圍內的物體,必須遵守我們宇宙的規則。而有質量物體超光速飛行,顯然已經超脫。



所以,在高維空間中,時間是可視化的。我們不僅可以看到過去,甚至還可以稍許改變。就像電影裡面男主角庫珀進入的黑洞一樣,是一個高維生命創造的空間,裡面的時間就是可視化的,男主角庫珀可以通過引力對過去進行影響。那麼,光速飛行的飛船也會進入到類似的高維空間,裡面過去可以被影響,但是不能夠大範圍改變。



既然時間都是可視化的,所以飛船可以選擇一個合適的時間點出來。所以別看仙女星系距離我們有250萬光年,但是飛船以光速飛行並通過時間段選擇就可以瞬間達到。



當然了,飛船達到光速的過程還是需要時間的。要讓一個速度加速至30萬千米每秒,需要加速的時間就會很長。而飛船耗時就耗在加速和減速過程。


科學探秘頻道


乘坐一艘非常接近光速的飛船進行星際旅行,這時候牛頓力學必須讓位給愛因斯坦的相對論,此時很多情景會變得比較奇妙。

銀河系旁邊的仙女座星系距離地球約250萬光年,從地球上射出去一束激光要走250萬年才能到達仙女座。和人的壽命相比較,250萬年非常漫長,不過相對論並沒有限制在人的生命歷程裡飛到仙女座。我們說仙女座距離地球250萬光年,“250萬光年”的距離是地球靜止參考系上的測量結果;說光要走250萬年,“250萬年”也是地球上測量到的時間。根據愛因斯坦的相對論,時間的測量、長度的測量與參考系的選擇有關,一個人乘坐一艘非常接近光速飛行的飛船,在飛船參考系中仙女座到地球的距離就會變得很短,在飛船參考系中從地球到仙女座所用的時間也會很短。這就是相對論中著名的“運動的尺變短”及“運動的鐘變慢”。

運動的鐘變慢並非指的是宇航員感覺到自己的時間流逝的慢,在他的感覺裡時間的流逝還和往常一樣,距離變短了使得他飛往仙女座用的時間變短了。按照相對論,飛船的速度越接近光速,所用的時間就越短,數學計算可以讓飛行員感受到從地球到仙女座所用的時間只有1天,甚至1秒。

不過真正讓飛船接近光速飛行,飛船內宇航員的感受絕對不會是1天或幾天就能到達仙女座的。飛船的速度不可能一開始就達到接近光速的程度,那樣的話裡面的人會因承受不了巨大的加速度立即死亡。

如果飛船加速階段的加速度大小是1個重力加速度,此時人會感到和地球上一樣的“重力”。照這樣的加速度,將飛船加速到光速的十分之一,所需要的時間也要超過一個月。以重力加速度的3倍進行加速,所用的時間雖然會變短,但加速階段就好像人身上還壓著兩個人,這樣的加速過程不可能持續太久。到達目的地附近時,飛船還要減速。加速用了多長時間,減速也基本會用相同的時間。加速及減速階段的耗時使得人不可能眨眼間就飛到了銀河系外。


刁博


看了好多評論,好多人總是站在地球的角度來看時間,那我就來通俗的講一講吧,首先,按照現有理論,不可能達到光速,只能無限接近光速,這裡就假設飛船有99.999999999999…………%的光速吧,反正是無限接近於光速,也不考慮中間的加速時間,直接就達到接近光速,也不考慮人能不能承受,就假設他是個超人,能承受這個速度吧。然後,重點來了,結果是,地球上過了250萬年,飛船裡的超人感覺只過了幾秒。



不好理解是吧?假設有兩個上帝視角,一個能夠看到地球,另一個能夠看到飛船內部,地球上的人看飛船的上帝視角,發現超人一動不動,就像被定住了一樣,經過幾百代地球人的累計觀察,超人終於有了可肉眼觀察的動作,超人看地球啥樣的了?地球轉的飛快,像陀螺一樣,一秒鐘地球就轉了幾萬圈。這就是鐘慢效應,地球和飛船的時間流動速度不一樣,看到好多評論,說啥太陽光到地球需要8分鐘,難道是一瞬間到達的嗎?8分鐘只是地球上的時間流動,但是太陽光自己的角度來看就是一瞬間到達。總而言之,地球人看飛船裡的超人是慢鏡頭,飛船的人看地球就像快放一樣。



但是又引出一個問題,光速還是光速,速度乘時間是路程,你說超人感覺過了幾秒鐘,那光速乘幾秒鐘連火星都飛不到,咋飛到250萬光年的地方呢?這裡就有一個尺縮效應了,速度越快,距離目的地的距離也會越近,在超人眼裡,實際距離沒有250萬光年,只有幾百萬公里,那就能解釋了,光速乘幾秒鐘就等於超人眼裡的幾百萬公里的總距離。但是在地球的角度來看,是250萬光年=光速×250萬年。

話有點多,儘可能的通俗,希望大家能看懂


北北北777


根據愛因斯坦提出的相對論理論,當宇宙飛船的運動速度越接近光速時,它的質量就越大。宇宙飛船質量越大,飛船上的時間就越慢,當飛船已以光速飛行時,時間幾乎就慢到停止了。

所以當宇宙飛船以光速飛行時,飛船上的時間已慢到停止了,坐在宇宙飛船內的人就會覺得一瞬間到仙女星系。不過在地球上或其他地方的人看是250萬年。

由此可知,不管你想要去的旅程多麼遙遠,只要你的飛船以光速飛行,你都能一瞬間到達。

如果我們的宇宙飛船真的能以光速飛行,加上我們坐在以光速飛行的宇宙飛船裡,因我們的技術先進能保護到我們,使我們沒有受到因速度快而受傷,那麼愛因斯坦的這種理論給我們星際旅行和穿越到未來(不能回到過去)提供了可能。

但是以我們目前的技術,這種以光速飛行的宇宙飛船很可能是不存在的。加上愛因斯坦也說過,人類不能以光速飛行,只能以無限接近光速飛行。所以以光速飛行的宇宙飛船是不存在的。假如我們真的能以光速飛行,質量也會達到無限大,到時我們必然是承受不起。


小喵喵ss


紙上談兵!

就算真有超光速飛船,250萬光年的距離也是無法精確行進路線,因為浩瀚的宇宙有什麼,我們不知道。我現在甚至存在一種疑惑,仙女星系到底是什麼樣,到底有多大,弄不好只是地球人的一種“數據理論”,真實的情況也可能是黃梁一夢。

據美國科學網站透露,仙女星系十倍於銀河系。存在數百億顆恆星及恆星系統,行星更是無法計算,光是智慧生命體遍佈多個恆星系統,我們去那幹嗎!難道是去追根溯源?況且,我們是飛往仙女系中心還是在邊緣活動,所以,最終結果只有一個,幻想終歸會被殘酷們現實毀滅。

1998年4月1日(有日記),我曾做了一個夢,到了一個荒涼的星球,沒有草,沒有樹,沒有河。

但卻有兩根鐵軌樣的東西向遠處延伸,正當我站在原地迷茫時,身旁的山角處開始挪動,一個燈火通明的四方型洞口出現在眼前,我尋光望去,裡面走出六個“人”,全穿著連體灰色發光的服裝。他們走到我面前,上下仔細觀察了一番,然後用手勢告訴我:往洞口靠靠。

我呆滯的站在洞口,旁邊有一個“人”一直盯著我。我正想發問,這時,一個扁長方體的東西停在“鐵軌”上,那東西也是金灰色。

沒聽見任何聲響,那東西由後向前開了一個“門”,裡面有金黃色的光。

我被身旁那個人領著蹬上了那個物體,而車上下來了“好多人”進了那個四方形的洞口,其餘五個人最後走進去後,亮光不見了,漆黑一片。

那個人用手勢示意我坐在一個座位上。

那個座位有一個安全帶模樣的東西,頭上是一個圓柱體。

我座下後,那個圓柱體突然落下,我正驚恐時,以被套住,奇怪的是,那圓柱體竟隨著我的身體而變,最後就像一套緊身服,連頭部也是,但能看見一切。

那個物體動了,並不十分快,我順著視線望去,兩旁全是岩石狀的山,但好像沒見天空,景象比較灰暗。

我一直好奇注視著外面,扶我的那個“人”一直坐在對面盯著我。我不時看一眼,但看不到臉。

過了一會兒,我突然發現遠處一個山尖上有火光出現,仔細看時,運行的物體到了山前。

我再仔細看,嚇了一跳,那是一個黑黑的老鷹在燃燒,很大很大的一隻鷹,如一隻牛犢。

片刻功夫,火滅了,可是,奇蹟發生了,那隻鷹飛走了,奇怪的是,身體變成了五顏六色。

我透過那窗口般的“口”追尋著遠去的飛鷹,發現還有很多很多的山頭在燃燒。

我努力探尋時,突然好像有“人”告訴我,這是我們星球物種的進化方式。我問你們是什麼星球,“一個聲音”說:我們就是你們地球人說的仙女系裡一顆星球上的物種,和你們形狀差不多,但我們一半時間生活在地下,一半時間生活在地上,我們己經生存了很長時間。你看到的不是我們的全部,但願你們能來我們這裡。

我還想問的時候,天亮了,我醒了。

這個夢,幾乎陪伴我至今,隔幾天做一回,而且每回都奇怪的內容一致。


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