速度 光走一光年的距离需要一年时间？对于光而言，其实只是一瞬间
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本文参加 #科学了不起#系列征文赛。光年是一个距离单位，而且是一个我们平时用不到的距离单位，因为它所表示的距离太过遥远了。一光年，顾名思义，就是光在真空中沿直线行进一年所经过的距离。一光年，这三个字说起来简单，但如果换一种表达方式，就能够体会出它到底有多远，一光年如果以千米来进行计算，那就是9.46万亿千米。如此大的距离单位，不仅在地球上用不到，就是拿到太阳系中也鲜有用武之地。地球与月球之间的距离为38万千米，也就是1.3光秒；地球与太阳之间的距离约为14960万千米，也就是8.3光分；而我们花费数百天才能够到达的火星，与我们之间的距离也不过12.7光分而已，距离一光年还差得十分遥远，可见光年是一个地地道道的天文数字。一光年这个距离单位如此遥远并不稀奇，因为光速是宇宙间最快的速度，令我们感到好奇的问题是，光走完一光年的距离真的需要一年的时间吗？
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一光年所表示的距离就是光在真空中沿直线行进一年所经过的距离，这是一个理想的环境，而这种理想的环境在现实世界是不存在的，所以光走完一光年所需的时间实际上不止一年。宇宙是一个近乎于真空的环境，但并非绝对真空，它的平均密度约为每立方米6个质子。既然不是绝对真空，那么就会对光的行进速度产生微弱的影响。此外，光在真空中的速度虽然是恒定不变的，但宇宙空间却并非恒定不变的，从诞生伊始，宇宙就在膨胀，从未停歇。在宇宙中，空间范围越大，膨胀速度也就越快，而1光年范围内的膨胀速度约为每秒0.02米，一年时间长度大约会增加630千米，虽然对于光而言，这只是一段很短的距离，但同样也会导致光走完一光年的距离并非标准的一年时间。
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光走完一光年的距离，所使用的时间虽然并非标准的一年，但也近似，而宇宙如此空旷，恒星与恒星之间的距离动辄几十、上百光年，即使实现了光速飞行，也需要数十年、甚至上百年才能够到达其它的恒星系，难道人类真的没有办法进行远距离星际探索吗？人类未来是否能够进行远距离星际探索，我们不敢妄下定论，但光走一光年的距离需要近似一年的时间，这只是针对于站在地球上的我们而言的，对于光本身而言，不仅不需要一年，连一分钟也用不了，它只需要一瞬间便可以完成这一光年的旅行。为什么呢？因为时间是存在相对性的。通过爱因斯坦的相对论，我们知道了时间和空间并非两个独立的个体，二者其实是一个整体，不可分割，并称时空。
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由于时间与空间是一个整体，所以当物体的运动速度加快时，它本身的时间流逝速度就会减慢，运动速度越快，时间流逝速度就越慢，这就是钟慢效应。钟慢效应不仅是一个理论，而是已经通过实验证实的事实。钟慢效应实验简单来讲，就是让一个运动速度可以达到98%光速的轻子从起点向终点移动，由于轻子的半衰期是一个完全确定的时间标尺，为2.2微秒，所以很容易就能够计算出轻子到达终点时的衰减数量。结果实际上到达终点的轻子数量要比计算的多得多，由此可以证实高速运动使得轻子的时间流逝速度减慢了，对于轻子而言，移动所花的时间比我们低速环境下录得的时间少得多，所以衰减的轻子数量也少得多。
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运动速度越快，时间流逝速度就越慢，当运动速度达到光速时，时间的流逝也就完全静止了，所以对于光而言，走过一光年的距离并没有经历时间的流逝，所以只是一瞬间的事情，而在我们看起来，它确实是花费了一年的时间，这就是时间的相对性。所以，如果我们派出一艘光速飞船，前往一百光年以外的恒星，对于我们而言，他们在百年之后才能到达，但对于他们而言，只是一瞬间的事情，那时，我们的孙子都已经年逾百岁，而飞船上的人仍然与出发时无异。不过现实没有理论上这样美好，因为光能够以光速前行，是因为光子是基本粒子，不具有静止质量，而任何有质量的物体都不可能达到光速，因为随着运动速度的增加，拥有静止质量的物体会产生一个等效于引力质量的惯性质量，速度越快，惯性质量就越大，当速度达到光速，惯性质量就达到无穷大，也就需要无穷大的能量才能让他继续运动，而宇宙间没有无穷大的能量，所以也不可能把拥有静止质量的物体推进到光速。
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