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?

首先来说按照爱因斯坦的狭义相对论有静止质量的物体达不到光速,理论上只能无限接近于光速,但是从技术上现在现在还远远…达不到!

如果这艘光速飞船是曲率引擎驱动的话,可以达到光速飞行的目的,并且不会打破爱因斯坦的狭义相对论 。

例如《三体》中最后太阳系被二维化的时候,程心和艾AA驾驶着“星环号”光速飞船飞到了二百八十七光年外的一颗恒星只用了52个小时,这52个小时考虑的是飞船的加速和减速时候消耗的时间 。实际上在光速飞行时飞船的参考系内时间消耗为零,也就是时间不流逝 。

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?

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如果乘坐光速飞船到250万光年的仙女星系,飞船参考系内不消耗时间会瞬间到达,而在地球上的人看来,需要250万年 。这就是爱因斯坦的狭义相对论效应,运动速度会影响参考系内的时间流逝速度 。运动速度越快时间流逝速度越慢 。地球上过了250万年,飞船上的人连一秒都没过,实际上就没有时间流逝 。

广义相对论中也有时间膨胀效应,跟引力场有关,引力越大时间流逝速度越慢 。

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爱因斯坦告诉我们时间在不同的参考系下是不一样的,如果一个人以接近光速运动,那么他的时间要比地球上普通人的时间慢,由此产生著名的“双生子悖论”,这种现象被称为“时间膨胀”

时间膨胀效应会随着接近光速而越来越厉害,理论上来说当飞船达到光速后,飞船以外参考系下的人看到飞船内的时间就是静止的,如果驾驶真正的光速飞船前往250光年外的仙女座星系,飞船上的人因为在以光速运动,所以会感觉一瞬间到达了仙女座星系,但地球上的人处于低速运动状态,他们看到的是飞船250万年后才到达了仙女座 。


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但相对论和质能方程证明有静止质量的物体是无法达到光速的,一个物体的运动速度越快其质量也就越大,进一步加速所需的能量也会越大,有静止质量的物体想要达到光速就必须有无限大的能量来支持才行,而宇宙中根本不存在无限能量 。

按照目前的理论飞船是可以无限接近光速的,如果飞船能达到光速的99.99999999997%,那么原本250万年的航行时间就会膨胀成28.6年,也就是说飞船上的人感觉自己飞了28.6年就到达了250万光年外的仙女座星系,而地球上则已经过了250年 。


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虽然理论允许人类以无限接近光速飞行,但目前的宇航技术还远远达不到显著时间膨胀的程度,现在唯一利用到时间膨胀效应的是天上的卫星,卫星利用时间膨胀公式来和地面的时间保持一致 。

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宇宙中动辄几万几十万光年的距离经常让很多人对目前的航天技术感到失望,认为如今的化学动力和探测器在连千分之一光速都达不到的情况下很难带领人类走向星辰大海 。

但话又说回来,距离太阳系最近的恒星是4.22光年外的比邻星,题主所说的250万光年外的仙女座星系,在大部分人的脑海中以近光速飞行的话,前者需要4年多时间才能到达,而后者需要250万年 。


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?

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初看之下这种想法没什么不对,毕竟光速是宇宙中最快的速度,但实际上人类乘坐近光速运动的飞船前往仙女座时远远不需要250万年,真正感觉到250万年漫长时间流逝的只有低光速下运动的地球人类而不是飞船内部人类 。

这背后的原因我们在爱因斯坦狭义相对论中的时间膨胀效应中找到答案,根据已经被证实了的时间膨胀效应和质能转化方程,人类永远不可能制造出真正的光速飞船,只能无限逼近光速,因为有质量的物体加速到光速需要无限大的能量才行 。

那么在飞船速度无限接近光速的情况下,以地球人的视角来看飞船是花了250万年才到达了仙女座星系,而此时飞船内部的人的时间已经严重膨胀了,外界看来250万年的时间在他们发感觉中可以只有250秒甚至更少(如果继续向光速冲击的话这个数字还会更小)

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?

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【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?】理论上来说宇宙中只有光子可以光速飞行,如果太阳光子有意识的话它是感觉不到时间流逝的,以它的视角来看自己是瞬间到达了任何地方,包括8光分外的地球 。但在低光速运动下的地球人看来光子是飞了8分钟才到达地球的,我们看到的太阳也是8分钟前的太阳 。

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