如果乘坐光速飞船,飞往250万光年外的仙女星系,是不是一瞬间就到了?

艾伯史密斯


先拍观点:假设飞船速度是光速,需要飞250万年(先别喷,看完再说)。相反如果飞船内的时间越接近于光速时间会越趋近于瞬间。快与慢的关键点是飞船能不能达到光速,也就是狭义相对论成立不成立。

狭义相对论

光速不变原理

19世纪,麦克斯韦通过研究电磁学理论,发表了麦克斯韦方程组,推论出了电磁波的存在。

1888年,海因里希·鲁道夫·赫兹通过实验证实了电磁波的存在。而麦克斯韦方程组的波动方程又告诉我们电磁波的速度是两个常数相乘,也就是说所有电磁波在真空中速度都相同。更为惊人的是麦克斯韦的公式里,没有时间与空间。也就是说电磁波不只是同一介质速度不变,而且相对不变,什么意思?(光也是电磁波的证明太多这里不说了)

假设你和一辆高速飞船还有一个手电筒同时在起跑线上。你喊一二三跑,手电筒打开光和飞船同时跑。那么你看到光的速度是C,飞船速度是V,请问飞船上的人看到光的速度是多少?

牛顿的绝对时空理论说时间、空间是独立的。光在一种叫做“以太”的介质中传播,”以太“就像空气一样在我们身边飘荡。因此飞船追光,追击问题,光相对飞船速度伽利略变换得出(c-v)

而通过麦克斯韦的方程组可以推论就算飞船的速度接近光速,跑道边静止的人和飞船里的人看到的光速都是c,也就是说牛顿和麦克斯韦有人错了。

搞笑的事情来了,迈克尔逊和莫雷实一直想通过实验来证明“以太”存在牛顿是对的,然后他们在1887年,却通过实验证明了麦克斯韦理论是对的。

更加搞笑的是维护“以太”论的洛伦兹,通过研究电磁理论发现了绝对时空是有问题的,进而推导出洛伦兹变换,也就是狭义相对论的”钟慢尺缩“效应,但是还在辩解说:这只是数学推导,以太还是存在的。有心眼的小爱同学打破了旧时代的框架,打脸了牛顿,基于光速度不变原理推出了狭义相对论。

扯了那么远就是想说:光速不变原理是实验证实出来的,狭义相对论是正确的。

狭义相对论说飞船不能达到光速

如果认同了狭义相对论是正确的,那么通过狭义相对里的质增效应,可以知道飞船达不到光速。

质增公式(狭义相对论),动质量m 静质量m0 光速c=30万km/s

根据洛必达法则,如果m0≠0,则v≠c。所以如果一个物体的静质量不为零,你就永远不可能把它加速到光速。

假设飞船达到光速

我们已经知道狭义相对论是对的,那么如果假设飞船可以达到光速,说明狭义相对论是错的。狭义相对论所有理论全废,我们就不能利用狭义相对论钟慢尺缩效应、洛伦兹变换推导。那么直接t=s/v,250万光年就是光行驶250万年的距离,所以地球和飞船上的时间同步,飞船要飞250万年。

假设飞船接近光速

根据狭义相对论,钟慢尺缩效应,当物体高速行驶,相对于外在的观察者来说,飞船里的时钟会变慢,时间膨胀,飞船尺寸变小。

当速度接近于光速,当飞船到达地球上摆放时钟过去的时间 t' 约为250万年,带入洛伦兹时间变换公式计算得出

飞船里的时钟过去了:

当速度为光速99% , t=35万年

当速度为光速99.99999999%,t=35年

当速度为光速99.9999999999% t=3.5年......0.35年、0.035年

可以发现一个规律,失之毫厘差之千里,当速度在小数点后多取两个9,年数会除10,你们能想到什么?有兴趣可以想一下。

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

瞬间即达。

以上观点,都是抛开飞船加速减速过程。


科学美少男


所谓光速飞船并不能真的以光速运动,只能是亚光速运动。但即便这样,根据狭义相对论,只要速度足够快到接近光速,这也会产生巨大的尺缩效应和时间膨胀效应。

对于地球上的人来说,亚光速飞船飞到250万光年外的仙女座星系所需的时间大约为250万年,因为距离除以速度即为时间。但对于飞船上的人来说,由于尺缩效应,仙女座星系的距离并非250万光年,250万光年只是在地球参照系下的测量结果,飞船系测出的距离很短,所以飞船上的人觉得从地球飞到仙女座星系只是转瞬间。根据狭义相对论,飞船系的时间ΔT和地球系的时间Δt、飞船相对于地球的速度v、光速c可以通过下式联系在一起:

可见,当速度趋于光速时,ΔT趋于零,这意味着亚光速飞船只要极短的时间就能飞到地球系认为十分遥远的宇宙地方。

不过,为了在短时间内加速度到亚光速,这需要极高的加速度,人体根本无法承受。在飞船急速加速的过程中,人体就会因为巨大的过载而被压扁。

最理想的宇宙航行方式是用1g加速度飞行前半程,然后再用相反方向的1g加速度飞行后半程,这样也会产生巨大的时间膨胀效应。具体计算过程比较麻烦,这里就直接给出结果:飞船经过大约14.3年的时间飞完半程,最高速度将会达到光速的99.99999999997%,所以飞抵仙女座星系所需的时间大约28.6年。虽然飞船不是瞬间到达,但太空旅行者也是能够在有生之年飞抵目的地。与此同时,地球上的时间将会过去250万年多一点。


火星一号


如果真的有光速飞船,以光速飞行,理论上时间就会停止,不是一瞬,而是没有时间流逝。

根据爱因斯坦狭义相对论,在高速运行中的物体会出现尺缩钟慢效应,速度越快,距离就越短,所花费的时间就越少。理论上到达光速,距离趋于零,时间当然也就趋于零了。这样不管是到达250万光年的地方还是到达更远的地方,飞船上是感觉不到时光流逝的。

当然这是天方夜谭。即使能够达到光速,也还有个加速和减速的时间,因此时间还是会流逝一部分。但飞船上的人不会感觉到时间有什么变化,他们的时间还是一分一秒照常流逝,只是距离变了,所以觉得很快。距离变成了0,就没花时间而已。只是与飞船外静止的观测者比较,才发现时间流逝完全不同。

狭义相对论告诉我们,光速是这个世界上最快的速度,有质量的物体永远达不到光速,不要说宏观物体,就是微观粒子也达不到,只可以无限接近。

在大型强子对撞机中,科学家把质子加速到无限趋近光速,达到光速的99.9998%,所用能源达到一个城市的用电量。再往上提一点点,比如后面那个8变成9,能量就要成倍增加,越接近光速,所需能源将呈数量级增加,质子的动质量同步提升,当达到光速时,质量会变得无限大。

什么是无限大?整个宇宙的所有看得见看不见物质加起来也不是无限大。

爱因斯坦狭义相对论设定的这个公理已经过无数观测和实验证明是正确的,无法突破,就不要老奢望达到光速了。

随着人类科学水平文明程度的提升,飞船的速度也将得到提升,虽然达不到光速,亚光速还是有可能的。

高速系尺缩钟慢效应在日常生活中是很不明显的,即使在目前每秒十几公里的宇宙飞船中,也很难监测到。只有当速度达到1/10光速即每秒30000公里时,才有一定的意义。

侠义相对论中测定时间膨胀的公式为:

因此,人类要实现飞往250万光年远的仙女座星系,既然不可能达到光速,但在遥远的未来有可能实现亚光速飞行。亚光速当然至少要达到光速的50%,但达到光速50%尺缩钟慢效应也不是很大。达到80%时,才能缩短1.66倍,到仙女座星系还是需要150多万年。即使达到了光速的99.9999%,时间会缩短707倍,也还是要3536年;达到了光速的99.9999999999%,时间会缩短70.7万倍,就只要3.5年时间了。当然还要加上加速和减速耗费的时间。

实现这种接近光速的亚光速旅行概率也是很小很小的,因为巨大的能源和与速度呈正比的载荷将令人类无法承受。而且乘飞船去了个来回的人还在,地球这些眼巴巴看着的人已经过了250万年,人渣都不在了。所以即使在遥远的未来这也是不现实的。

更有可能实现的是开发出曲速引擎飞船,采取时空折叠方式以超光速跨越式旅行。

时空本身的膨胀和折叠不受狭义相对论光速限制,而且也不会导致时间膨胀,在飞船上一年,在地球上观察的人也是一年。但要去仙女座星系250万光年,即使以10倍光速跨越,也还要25万年,100倍光速跨越则需要2.5万年。

所以尽管开发出了曲速引擎飞船,前往遥远的仙女座星系也还是一个遥不可及的梦想。

事实上,曲速引擎目前还处于理想与幻想的结合地带,能不能实现还是个未知数。因此,从目前人类的认知来看,无论采用光速飞行还是曲速引擎跨越式旅行,要去仙女座星系都是不可能的。

只有在今后若能突破现有理论束缚,或许要到若干亿年后人类达到三型文明的时候,才有可能探讨这个可能性。

时空通讯专注于老百姓通俗的科学话题,欢迎大家都来参与讨论。


时空通讯


对,一瞬间就会到。

不过你得先有光速飞船。。对于光速飞船上的人而言,250万光年根本不是事,920亿光年都可以一瞬间就到。因为光速飞船里根本不走时间,飞到宇宙大塌缩都是一瞬间。这种诡异的事情是爱因斯坦发现的。他在研究迈克耳逊-莫雷实验的怪异结果是发现了这种时间、空间与速度的关系。其实这种关系不是他第一个发现的,第一个发现的可能是洛伦兹,因此这一关系的表达式也称为洛伦兹变换。虽然不是第一个发现,但爱因斯坦是第一个赋予它物理意义的。

根据洛伦兹变换里的时间公式推论,光速下时间间隔会无穷大。也就是说时间静止了。但这不是由公式直接解出来的,因为用光速代入,公式的分母为0,是无解的。╮(╯_╰)╭它只是根据速度无限接近光速时的结果推理得到的。


星宇飘零2099


需要250万年。我给你出个好主意,乘坐“纠缠”船,你这里一按开关,即时到达。


惠舒旅社老板


光速飞船飞行,已经突破了我们宇宙中所有的物理规律。这样意味着这艘光速飞船已经不属于我们宇宙空间,而是进入到一个更高的维度之中。因为但凡在我们宇宙范围内的物体,必须遵守我们宇宙的规则。而有质量物体超光速飞行,显然已经超脱。



所以,在高维空间中,时间是可视化的。我们不仅可以看到过去,甚至还可以稍许改变。就像电影里面男主角库珀进入的黑洞一样,是一个高维生命创造的空间,里面的时间就是可视化的,男主角库珀可以通过引力对过去进行影响。那么,光速飞行的飞船也会进入到类似的高维空间,里面过去可以被影响,但是不能够大范围改变。



既然时间都是可视化的,所以飞船可以选择一个合适的时间点出来。所以别看仙女星系距离我们有250万光年,但是飞船以光速飞行并通过时间段选择就可以瞬间达到。



当然了,飞船达到光速的过程还是需要时间的。要让一个速度加速至30万千米每秒,需要加速的时间就会很长。而飞船耗时就耗在加速和减速过程。


科学探秘频道


乘坐一艘非常接近光速的飞船进行星际旅行,这时候牛顿力学必须让位给爱因斯坦的相对论,此时很多情景会变得比较奇妙。

银河系旁边的仙女座星系距离地球约250万光年,从地球上射出去一束激光要走250万年才能到达仙女座。和人的寿命相比较,250万年非常漫长,不过相对论并没有限制在人的生命历程里飞到仙女座。我们说仙女座距离地球250万光年,“250万光年”的距离是地球静止参考系上的测量结果;说光要走250万年,“250万年”也是地球上测量到的时间。根据爱因斯坦的相对论,时间的测量、长度的测量与参考系的选择有关,一个人乘坐一艘非常接近光速飞行的飞船,在飞船参考系中仙女座到地球的距离就会变得很短,在飞船参考系中从地球到仙女座所用的时间也会很短。这就是相对论中著名的“运动的尺变短”及“运动的钟变慢”。

运动的钟变慢并非指的是宇航员感觉到自己的时间流逝的慢,在他的感觉里时间的流逝还和往常一样,距离变短了使得他飞往仙女座用的时间变短了。按照相对论,飞船的速度越接近光速,所用的时间就越短,数学计算可以让飞行员感受到从地球到仙女座所用的时间只有1天,甚至1秒。

不过真正让飞船接近光速飞行,飞船内宇航员的感受绝对不会是1天或几天就能到达仙女座的。飞船的速度不可能一开始就达到接近光速的程度,那样的话里面的人会因承受不了巨大的加速度立即死亡。

如果飞船加速阶段的加速度大小是1个重力加速度,此时人会感到和地球上一样的“重力”。照这样的加速度,将飞船加速到光速的十分之一,所需要的时间也要超过一个月。以重力加速度的3倍进行加速,所用的时间虽然会变短,但加速阶段就好像人身上还压着两个人,这样的加速过程不可能持续太久。到达目的地附近时,飞船还要减速。加速用了多长时间,减速也基本会用相同的时间。加速及减速阶段的耗时使得人不可能眨眼间就飞到了银河系外。


刁博


看了好多评论,好多人总是站在地球的角度来看时间,那我就来通俗的讲一讲吧,首先,按照现有理论,不可能达到光速,只能无限接近光速,这里就假设飞船有99.999999999999…………%的光速吧,反正是无限接近于光速,也不考虑中间的加速时间,直接就达到接近光速,也不考虑人能不能承受,就假设他是个超人,能承受这个速度吧。然后,重点来了,结果是,地球上过了250万年,飞船里的超人感觉只过了几秒。



不好理解是吧?假设有两个上帝视角,一个能够看到地球,另一个能够看到飞船内部,地球上的人看飞船的上帝视角,发现超人一动不动,就像被定住了一样,经过几百代地球人的累计观察,超人终于有了可肉眼观察的动作,超人看地球啥样的了?地球转的飞快,像陀螺一样,一秒钟地球就转了几万圈。这就是钟慢效应,地球和飞船的时间流动速度不一样,看到好多评论,说啥太阳光到地球需要8分钟,难道是一瞬间到达的吗?8分钟只是地球上的时间流动,但是太阳光自己的角度来看就是一瞬间到达。总而言之,地球人看飞船里的超人是慢镜头,飞船的人看地球就像快放一样。



但是又引出一个问题,光速还是光速,速度乘时间是路程,你说超人感觉过了几秒钟,那光速乘几秒钟连火星都飞不到,咋飞到250万光年的地方呢?这里就有一个尺缩效应了,速度越快,距离目的地的距离也会越近,在超人眼里,实际距离没有250万光年,只有几百万公里,那就能解释了,光速乘几秒钟就等于超人眼里的几百万公里的总距离。但是在地球的角度来看,是250万光年=光速×250万年。

话有点多,尽可能的通俗,希望大家能看懂


北北北777


根据爱因斯坦提出的相对论理论,当宇宙飞船的运动速度越接近光速时,它的质量就越大。宇宙飞船质量越大,飞船上的时间就越慢,当飞船已以光速飞行时,时间几乎就慢到停止了。

所以当宇宙飞船以光速飞行时,飞船上的时间已慢到停止了,坐在宇宙飞船内的人就会觉得一瞬间到仙女星系。不过在地球上或其他地方的人看是250万年。

由此可知,不管你想要去的旅程多么遥远,只要你的飞船以光速飞行,你都能一瞬间到达。

如果我们的宇宙飞船真的能以光速飞行,加上我们坐在以光速飞行的宇宙飞船里,因我们的技术先进能保护到我们,使我们没有受到因速度快而受伤,那么爱因斯坦的这种理论给我们星际旅行和穿越到未来(不能回到过去)提供了可能。

但是以我们目前的技术,这种以光速飞行的宇宙飞船很可能是不存在的。加上爱因斯坦也说过,人类不能以光速飞行,只能以无限接近光速飞行。所以以光速飞行的宇宙飞船是不存在的。假如我们真的能以光速飞行,质量也会达到无限大,到时我们必然是承受不起。


小喵喵ss


纸上谈兵!

就算真有超光速飞船,250万光年的距离也是无法精确行进路线,因为浩瀚的宇宙有什么,我们不知道。我现在甚至存在一种疑惑,仙女星系到底是什么样,到底有多大,弄不好只是地球人的一种“数据理论”,真实的情况也可能是黄梁一梦。

据美国科学网站透露,仙女星系十倍于银河系。存在数百亿颗恒星及恒星系统,行星更是无法计算,光是智慧生命体遍布多个恒星系统,我们去那干吗!难道是去追根溯源?况且,我们是飞往仙女系中心还是在边缘活动,所以,最终结果只有一个,幻想终归会被残酷们现实毁灭。

1998年4月1日(有日记),我曾做了一个梦,到了一个荒凉的星球,没有草,没有树,没有河。

但却有两根铁轨样的东西向远处延伸,正当我站在原地迷茫时,身旁的山角处开始挪动,一个灯火通明的四方型洞口出现在眼前,我寻光望去,里面走出六个“人”,全穿着连体灰色发光的服装。他们走到我面前,上下仔细观察了一番,然后用手势告诉我:往洞口靠靠。

我呆滞的站在洞口,旁边有一个“人”一直盯着我。我正想发问,这时,一个扁长方体的东西停在“铁轨”上,那东西也是金灰色。

没听见任何声响,那东西由后向前开了一个“门”,里面有金黄色的光。

我被身旁那个人领着蹬上了那个物体,而车上下来了“好多人”进了那个四方形的洞口,其余五个人最后走进去后,亮光不见了,漆黑一片。

那个人用手势示意我坐在一个座位上。

那个座位有一个安全带模样的东西,头上是一个圆柱体。

我座下后,那个圆柱体突然落下,我正惊恐时,以被套住,奇怪的是,那圆柱体竟随着我的身体而变,最后就像一套紧身服,连头部也是,但能看见一切。

那个物体动了,并不十分快,我顺着视线望去,两旁全是岩石状的山,但好像没见天空,景象比较灰暗。

我一直好奇注视着外面,扶我的那个“人”一直坐在对面盯着我。我不时看一眼,但看不到脸。

过了一会儿,我突然发现远处一个山尖上有火光出现,仔细看时,运行的物体到了山前。

我再仔细看,吓了一跳,那是一个黑黑的老鹰在燃烧,很大很大的一只鹰,如一只牛犊。

片刻功夫,火灭了,可是,奇迹发生了,那只鹰飞走了,奇怪的是,身体变成了五颜六色。

我透过那窗口般的“口”追寻着远去的飞鹰,发现还有很多很多的山头在燃烧。

我努力探寻时,突然好像有“人”告诉我,这是我们星球物种的进化方式。我问你们是什么星球,“一个声音”说:我们就是你们地球人说的仙女系里一颗星球上的物种,和你们形状差不多,但我们一半时间生活在地下,一半时间生活在地上,我们己经生存了很长时间。你看到的不是我们的全部,但愿你们能来我们这里。

我还想问的时候,天亮了,我醒了。

这个梦,几乎陪伴我至今,隔几天做一回,而且每回都奇怪的内容一致。