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

2020-12-03 探索浩瀚星空

人類科技能夠發展如此之快,僅用了百年左右的時間就走出地球開始探索宇宙,離不開一些偉大科學家對人類的貢獻,世界上科學家很多,但能夠稱之為偉大的卻不多,像我們熟知的牛頓,愛因斯坦,特斯拉等,他們都可以稱之為偉大的科學家。

每一個偉大的科學家有可能讓人類文明瞬間前進百年左右,比如愛因斯坦對人類的貢獻太大了,如果沒有愛因斯坦的出現,人類科技的發展速度最少要慢百年左右,這一點都不誇張,可能這個影響還遠遠不止。愛因斯坦一生最偉大的成就就是相對論的提出。

愛因斯坦是偉大的物理學家,一生中提出過很多的猜想,直到現在科學家家們還是不斷驗證他的猜想。他的成就至今無人可以超越,除了大家都知道的愛因斯坦,現代還誕生了一位偉大的物理學家,他就是霍金,相信很少有人沒有聽說過這個名字。

霍金如果不是身體的原因,可能獲得的成就會更大。霍金在時間簡史這本書裡,曾經提到過這樣一個非常有趣的實驗:如果以光速飛行,100光年的距離需要多長時間?這個問題當時難住了很多人,直到現在人們也很難得出一個準確的答案。

根據愛因斯坦相對論,物體的極限速度是光速,那麼光速有多快?光一秒可以繞地球七圈,光從太陽到地球只需要8分鐘,你說光速快不快。當然,光速在浩瀚的宇宙面前也只能算是基本的速度,我們都知道宇宙浩瀚無邊,宇宙到底有多大,無人知道,一個銀河系的直徑就達20萬光年,如果以光速飛行,想橫穿銀河系都需要20萬年。

我們回歸正題再來說霍金的這個有趣實驗,這個實驗為什麼難住了很多人?因為它很難回答,可能很多會說光速就是光一年飛行的距離,100光年距離飛船飛行100年不就到了嗎?這不是一個很簡單的問題嗎?那麼事實真是這樣嗎?如果如此簡單,也不會難住很多人了。

光速飛行的飛船飛行100光年到底需要多長時間,這需要從局外人和局內人來分析。愛因斯坦狹義相對論裡面曾經提到了尺縮和鍾慢兩個效應,任何事物只要達到或者接近光速,他的時間就會慢慢減緩,甚至停滯下來。也就是說速度越快,飛船本身的時間就越慢。當飛船的速度達到光速的時候,時間對於飛船已經沒有了意義,飛船到達了永恆。

這個時候對於飛船內的人來說,一秒種和100年沒有任何區別,飛行100光年的距離,飛船內的人可能只感覺是一剎那的時間。這是局內人的時間。那麼對於局外人是什麼情況呢?

對於處在局外人的我們來說,我們看到的是飛船以光速飛行,不斷向100光年的目標靠近,光速飛行的時間對於我們來說沒有什麼影響,我們仍然用著現實宇宙的時間。這個時候在我們看來,100光年的距離,飛船以光速飛行整整飛行了100年才到達。當飛船再返回地球的時候,地球已經過去了200年,當初太空人的那些朋友,親戚早已不在。

而太空人並沒有感覺到200年的流逝,仍然感覺好像剛剛開離地球,沒有變老,還是和200年前出發時一樣年輕。正是由於愛因斯坦的這種尺縮和鍾慢效應,有科學家想到了實現人類長生不老,永生的方法,那就是坐在一個光速飛行的物體當中。

當然以人類現在的科技,想要實現光速還不知需要多少年,也許是一千年,也有可能是一萬年。這個時候有科學家又想到了另外一個讓飛船實現光速飛行的方法,那就是沿著黑洞的軌道運行。要知道黑洞的質量非常大,引力自然也是超級強大,而在黑洞周圍的軌道空間,旋轉的速度有可能無限接近於光速了,如果人類有了能夠抵消黑洞強大引力的方法,就可以讓飛船安全運行在黑洞軌道上,這樣飛般的速度就可以接近光速甚至達到光速,就可以讓時間變得非常慢,獲得漫長的壽命。

不過,也有人對光速狀態下時間會停滯提出了質疑,如果是這樣,那是不是代表著物體的速度一旦超越光速,就可以讓時光倒流回到過去呢?這是我們目前無法理解的問題,光速狀態下的飛船,時間到底如何變化,現在也只是一種猜想,想要知道答案,只能等未來人類實現了光速飛行的技術,就可以去實驗,那個時候就會明白光速和時間的關係。

不管如何,光速飛行在我們看來已經是物體的極限速度,但這個速度在浩瀚的宇宙面前根本不算什麼,即使從人類能夠實現光速飛行,能夠探索的宇宙範圍也非常有限,我們連銀河系都走不出去,因此在宇宙中探索,真正的速度是超光速,只能超光速才有可能實現人類探索宇宙的夢想。

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    從理論上來講,我們似乎不可能造出光速飛船,但達到99%光速卻是允許的,那麼問題就來了,假如我們以99%光速飛行,飛出太陽系需要多少時間呢?看到這裡可能有人會說了,1光年就是以真空中的光速直線飛行一年的距離,而1除以0.99約等於1.01,所以這個問題的答案難道不是1.01年嗎? 其實這個答案是正確的,但是卻不是唯一的,因為根據愛因斯坦在狹義相對論中的描述,時間不是絕對的,而是相對的,簡單來講就是速度越快,時間就越慢,這被稱為「鍾慢效應」。
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