網友問:飛船達到光速時,時間真的靜止了嗎?

2020-12-05 艾伯史密斯

理論上是這樣的,無限接近光速時,物體內部的時間流逝速度變慢,也就是相對論的時間膨脹效應。

在小說《三體》當中,程心和艾AA乘坐的星環號曲速飛船,飛往286.5光年外的DX3906恆星系統,飛船內只經過了52小時,其中光速飛行時飛船內的時間是停止的,而地球參考系的時間,卻經歷了280多年。

這其實是大劉嚴格地考慮了相對論效應,因為相對論描述,一個高速飛行的物體,它的時間是會縮短的,時間膨脹公式如下:

當飛船以光速飛行時,它的時間就完全停止了,無論外界過了多久,飛船內的時間都是一瞬間;當飛船速度遠小於光速時,時間膨脹效應將不明顯,相對論力學退化為牛頓力學。

在現有技術條件下,人類無法把實體物質加速到光速,在大型強子對撞機中,科學家能把質子加速到光速的99.99999%,但就是無法達到光速。

時間膨脹效應已經被眾多實驗所證實,比如下面兩個:

μ介子衰變

宇宙射線穿過大氣層時,會產生速度達0.98c的μ介子,μ介子的半衰期為2.22μs,根據統計學計算,μ介子的半衰期,不足以讓μ介子到達地面,可是科學家在地面附近也能探測到大量的μ介子。

該現象唯一合理的解釋,就是高速飛行的μ介子,由於時間膨脹效應,導致μ介子在地球參考系中的衰期變長了(實際上μ介子本身的半衰期未變),經過計算,μ介子的衰期比靜止時高了五倍,使得μ介子有足夠的時間到達地面。

精密原子鐘

科學家把兩臺精密原子鐘,分別放在兩架飛機上,飛機朝著東西方向相反飛行,最後對比兩臺原子鐘的時間,發現原子鐘時間出現了差異,該差異完美地和相對論時間膨脹效應吻合 。

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  • 如果速度達到光速,時間會停止嗎?
    根據狹義相對論的鐘慢效應,速度越快時間越慢,很多人就會認為,速度到達光速,時間就會停止。事實上,從光的角度來看,時間並沒有被凍結,因為光沒有角度。不存在光速參照系,可以使光處於靜止狀態。這是愛因斯坦狹義相對論的基礎,在過去的一百年裡,它已經被大量的實驗所證實。
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    可能你的理解有些偏頗,狹義相對論的鐘慢效應是說當你運動速度變快了的時候,你的參考系所在的時間流逝就會越慢,而且隨著你的運動速度越快,時間流逝就越慢,但是在狹義相對論中並沒有說達到光速時間靜止這回事,這個是一些人對於理論公式的主觀外推,一切物質運動的速度是無法達到光速的。
  • 如果飛船可以達到光速,那在宇宙飛行的過程中,裡面的人會如何?
    截止目前,人類飛上藍天的夢想已經實現,如今飛機成為人們出行的主要交通工具之一,一睹天空的風採不是什麼難事,而上太空準確地說也已經成為現實,只不過還沒有達到普及的狀態,但是世界各國也都有很多太空人已經成功進入太空,並且開始了在那裡的工作,不得不說人類還是相當偉大的。
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    兩個相反光速的飛船絕對不會超過光速的。首先大家搞錯了一個關鍵性問題,那就是飛船只能無限逼近光速,而不能達到光速,目前人類只發現光子這種物質可以達到光速,其他物質不可能達到光速,包括中微子在內,它只是速度更近接近光速。