本文参加百家号 #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？
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 。
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 。
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 。
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 。
【科学|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】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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