無限接近光速飛行一光年大概需要多少時間?

2020-12-05 宇宙新思維

這是網上一個熱門問答題,下面是我的回答:

首先咱們先釐清題目中的一個概念,按常規極限思想,「無限接近光速」的結果就是光速。

以光速飛行的東西是存在的,比如說光,就是以光速飛行。

要想知道光飛行一光年需要多少時間?只有兩個答案:1年或0。至於到底是哪一答案,這要看是相對於誰的時間,是在什麼參考系觀察的結果。我們知道,1光年是個長度單位,它的意思就是光走一年的距離,大約是9.45萬億公裡。由於光速不變原理,除了自身外,光相對於所有參考系都是光速,所以在任何參考系看來,光走1光年的距離都是1年的時間;可對於光自身來說,光走一光年的距離是不需要時間的。

對「無限接近光速」另類解讀的答案

以上是把「無限接近光速」理解為光速飛行的回答。但常規極限思想未必適用於光及光速的情況,因為光及光速是宇宙及其規律的界限,甚至可以說是宇宙本質的東西,宇宙中的任何物理和數學規律的適用範圍都不會超出這個界限。光速不變原理給物體的運動速度作了一個限制:任何靜質量不為0的物體不能達到光速,或傳遞能量和信息的速度不能超過光速。這個意思就是,你可以無限接近光速,但永遠不會達到光速,也就是說這個極限永遠是達不到的。達不到極限光速,情況一切就不同了。當然了,討論這種情況也要看是相對於誰的時間。

無限接近光速肯定小於光速,以這個速度飛行一光年距離,用的時間肯定稍大於1年。這個時間是誰的觀察結果?無限接近光速飛行的這個速度相對於誰,就是誰的觀察結果。比如這個飛行物相對於我們地球以無限接近光速飛行,

從地球起飛的近光速飛行物

那在我們地球的人看來,它飛行一光年(這當然是相對地球靜止的長度)需要1年多一點點,具體多少,要看無限的程度,而無限是個模糊概念,是無法具體描述的,總之是極為接近1年。那相對於這個無限接近光速的飛行物自身來說,飛行一光年的距離需要的時間是小於1年大於0得,越接近光速,需要的時間越少。這具體有個時間膨脹公式:

時間膨脹公式

其中Δt'為無限接近光速飛行物的時間間隔,Δt為地球經歷的時間間隔,C為光速,Ⅴ為飛行物的速度,這裡為99.99……%C。從式中可以看出,當Ⅴ一>C時,根式一>0,Δt'一>0。越接近光速,時間越趨向於0。

當然,一光年距離對於這個無限接近光速的飛行物也變得不再是一光年,而是大大小於一光年,越接近光速,距離變得越短,這裡也有一個尺縮公式,它們都是愛因斯坦狹義相對論中的結論,但由於與本題關係不大,這裡不再贅述。

相關焦點

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  • 如果以光速飛行,100光年的距離需要飛多久?答案可能你想不到
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    可是面對以光年為基本距離單位的宇宙,人類過去自豪的速度實在是太慢了,我們要走出探索宇宙的第一步,首先就需要將飛船的速度提升到光速飛行。光速是人類現有科學理論之下的速度極限,沒有什麼物體的速度可以超越光速。那麼飛船以光速飛行,前往100光年外的行星需要多久?可能很多人站在地球的角度會認為,這個問題很簡單,100光年的距離,以光速飛行那不是需要100年的時間嗎?
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    雖然人類從誕生開始就天天接觸光,但是人類對於光的認知,真的僅僅還處於入門階段,可以說是最熟悉也是最陌生的東西了,霍金曾經在自己的著作《時間簡史》中說過一個實驗,假設有100光年的距離,要用光速去飛行,那麼需要多長時間能夠到達?結局很顛覆,答案並不是100年!
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    根據愛因斯坦相對論,當物體的速度不斷向光速接近的時候,它的能量也在不斷增大,無限接近光速的時候,物體的能量也能夠達到無窮大,要知道在物理界,能量越大,意味著毀滅性越強。一顆小小的子彈,如果以光速向地球撞來,可以輕鬆將地球毀滅。即使是太陽這樣的恆星,在光速的撞擊下也會崩潰成為碎片。
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  • 走完一光年,需要多長時間?
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  • 若以光速飛行100光年,時間過去了多久?答案超乎你想像
    霍金提出的有趣問題:若以光速移動100光年,需要花費多長時間?首先,我們要清楚,光年是距離單位,不是時間單位,它指的是光以光速運動一年所走過路程。接著,我們來分析問題本身,客觀地說,若要解答此問題,至少要從兩個方面進行分析,一方面是對於觀察者而言,事物以光速行走100光年需要花費多少時間;另一方面是對乘坐在時光飛船中的乘客而言,飛船以光速飛行100光年,需要花費多長時間。
  • 光年既是大尺度距離單位,也與時間相關,那一光年等於多少公裡?
    本文參加百家號科學#了不起的天文航天#系列徵文原標題:一光年大概有多少公裡?這又是一個簡單的計算題,只需要通過光速乘以對應的時間就能輕鬆的計算出來,就是所得的數值有點嚇人而已。大家都知道,光年是距離單位(說成長度單位也不為過),它表示光在一年中所行走的路。現已知光速約為300000公裡每秒,而一年則有24*60*60*365=31536000秒,用光每秒行走的距離乘以一年的3153.6萬秒,即300000公裡/秒*31536000秒=9460800000000公裡,讀作9.4608萬億公裡。
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    ​如果我們想要去往比鄰星,需要多長時間呢?我們目前地球上最快的飛行器應該是航天用火箭,它的最大速度可以達到17公裡每秒,而這個速度還是在脫離太陽引力之後的速度。在如此高速的情況下,我們前往比鄰星也至少需要近7萬年的時間,想想中華上下才5000年,7萬年,是一個遙不可及的數字。
  • 接近光速的宇宙飛船飛行5分鐘,地球上的時間過去了多久呢?
    現實是人類如果想要進行星際旅行,就必須達到亞光速甚至光速才能勉強進行星際旅行,為什麼說勉強呢,因為光速雖快,但是和宇宙的大小相比,簡直就是蝸牛一樣慢,而且星體星系之間相距甚遠,動不動就幾十光年的距離,光都要跑幾十年,人類哪能等那麼多年!
  • 一光年多少公裡
    光年是長度單位,用來計量光在宇宙真空中沿直線傳播了一年時間的距離,一般被用于衡量天體間的時空距離。那麼一光年是多少公裡呢?下面是小編整理的詳細內容,一起來看看吧!  1一光年等於多少公裡  一光年等於94600億公裡。