30歲的太空人以亞光速飛150年,他回到地球時是多少歲?

2020-11-23 火星科普

根據愛因斯坦的相對論,光速飛船是不會存在的,因為飛船擁有靜質量,這就使其無法被加速到光速(c),不然需要無窮無盡的能量。不過,飛船可以被加速到趨近於光速,由此將會產生巨大的鐘慢效應。

假設地球上有一位年齡為30歲的太空人,他乘坐亞光速飛船離開地球。那麼,經過150個地球年的飛行之後,再回到地球上,該太空人的歲數是多少呢?

首先,需要強調的是,但凡談到相對論效應,需要明確某個時間是相對於哪個參照系來說。因為根據相對論,不同參照系之間的時間流逝速率並非一致。

在這個問題中,亞光速飛船飛行150年,並沒有說明這150年是相對於哪個參照系的時間。如果選擇不同的參照系,結果將會大為不同。

第一種情況,如果這150年是相對於亞光速飛船參照系的時間,那麼,太空人所經歷的飛行時間就是150年。因此,當太空人回到地球上時,他的歲數已經達到了180歲,這意味著他不可能活著回到地球上,除非他進行了冬眠。

對於地球上的人來說,亞光速飛船的飛行時間又是多久呢?根據狹義相對論,這取決於亞光速飛船的速度(v)。亞光速飛船的時間(ΔT)和地球的時間(Δt)關係如下:

如果亞光速飛船的速度為光速的98.87%,對於地球上的人而言,飛船的太空之旅用了1000年的時間。也就是說,地球上的人會認為太空人的歲數已經是1030歲。

第二種情況,如果這150年是相對於地球參照系的時間,並假設亞光速飛船的速度為光速的98.87%,根據狹義相對論的時間膨脹效應公式可得,飛船上所經歷的時間只有大約22年。因此,當太空人回到地球上時,他會覺得自己的歲數只有52歲。

然而,當年與該太空人同時代的地球人早就不在了。因為根據地球參照系,太空人是在150年前離開地球,太空人現在的歲數已經達到了180歲。

由於這種時間膨脹效應的存在,使得導航衛星的原子鐘需要進行校準,否則它無法與地面原子鐘同步,精確導航也就變得不可能。另外,利用這種效應,人類還可以實現飛向未來的時間旅行。只是這個未來不是自己的,而是別人的。

最後,要讓飛船在短時間內加速到亞光速很困難,而且人類也無法承受如此巨大的加速度。更為合理的選擇是採用1g加速度的勻加速運動,這樣在太空中的太空人也能感受到相當於1g的重力,從而讓太空人能夠長期生活在太空中。並且經過長時間的加速之後,也會產生非常顯著的時間膨脹效應。

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  • 30歲的太空人乘坐光速飛船飛出150個地球年,再回到地球多少歲?
    在相對論沒出現之前這個問題的答案就是:三十歲的太空人乘坐光速飛船飛離地球再返回用掉了150「地球年」,返回地球的是180歲的太空人屍體。這個回答應該好多人都沒有意見吧!如果在速度為光速或者亞光速的時候如果再用經典物理學去計算研究誤差就會很大不可忽略了,此時就要用相對論來探討。這個問題用狹義相對論來解釋會有另外一種答案,這個太空人返回地球大約還是三十歲!為什麼要說大約哪?繼續往下看。
  • 如果20歲的太空人駕駛光速飛船飛行10年,他再回地球時是幾歲?
    不過,這種速度與每秒將近30萬公裡的光速相比差得很遠。因此,有關光速運動下的種種現象,大部分情況下只能依賴於思想實驗,這篇文章的提問也是如此。如果20歲的太空人駕駛光速飛船在宇宙中飛行10年,那麼,當他飛回地球時,他會是多少歲呢?
  • 20歲太空人,光速飛行200年,回到地球多少歲?
    為了解決這個問題科學家們嘗試了各種方法、提出了各種理論,比如蟲洞、量子傳送甚至是光速旅行。而提到了光速旅行就不得不說一個有意思的問題:20歲太空人光速飛行200年,那麼他回到地球時是多少歲呢?想要知道這個問題的答案,首先就要知道什麼是光速。或許有的朋友會在心中不以為然,光速就是光的速度、每秒鐘30萬公裡誰不知道?
  • 30歲的太空人坐光速飛船飛200年,回來後是多少歲?
    要想回答這個問題,首先我們需要知道什麼是光速。你可能說:這還不簡單,光速嘛,就是光的速度,每秒鐘30萬公裡。而最新的觀測結果更是表明地球大氣層的實際厚度甚至要超過60萬公裡,也就是說連月球軌道都還在地球大氣層的包裹之中。(月球的周圍並非真空,它在地球的大氣中飛行)同樣的,無論是太陽系還是宇宙間看似一無所有的虛空之中,其實是充斥著各種各樣的物質,你很難真正找到理想的真空。
  • 如果有人以亞光速飛行1天後回到地球,他的家人還在嗎?
    或者也可以從另一個角度來考慮,由於飛船的運動需要一個加速過程,所以飛船上的觀測者會真正感受到慣性力,飛船才是真正在加速運動,所以時間變慢的是飛船,而不是地球。 回到這個問題上來。為了便於計算,假設有一個人乘坐亞光速飛船飛行1天(飛船參照系的時間),然後回到地球上,他還能見到出發時的家人嗎?
  • 人以光速離開地球一年,再以光速回到地球上,實際上過去了多長時間?
    科幻小說《三體》中星環號載著死神程心以極度接近光的速度到達目的地,只用了52小時就跨過了在地球人看來需要287年才能到達距離,而事實上地球真正經過的時間就是287年,這就是速度的魅力!
  • 以光速離開地球一天,回來後,你的親人老去多少歲?答案不可思議
    根據愛因斯坦提出的相對論,飛行速度超越光速人們就能穿越時空。一一個例子為例,在同樣一個維面上,一輛車在一段路程上循環無限加速,最先在我們的肉眼裡,車子s速度不斷變快,經過時間不斷減少,最後消失在我們的肉眼中。
  • 光速飛離地球,50年後回到地球其歲數是多少呢?
    相對論告訴我們,光速是所有非光物質運動速度的極限,一切物體都只能夠以低於光速的速度運行,可以無限接近光速,但是卻永遠達不到光速。相對論很難理解,為什麼光速就是世界上最快的速度呢?相對論又是什麼呢?很多人根據相對論的幾個公式對光速和高於光速的狀態進行推導,得出了如果物體的速度等於光速,那麼時間對於它來說就會停止,如果速度超越光速,時間就會倒流。但是這已經不是相對論討論的問題了,相對論本身是排斥光速及光速往上的狀態的,這樣的推導沒有多大的意義。
  • 如果人以「光速」離開地球一天,回來後多少歲?多數人猜不到
    如果人以「光速」離開地球一天,回來後多少歲?多數人猜不到。生活中無處不在的光線,將我們世界照的明亮。那麼,大家知道,光速是多少麼?大家又知道,在光速的情況下,如果人離開地球一天,回來之後,過了多少年,又變成了多少歲?小編覺得多數人都猜不到,你們中的很多人人可能都沒有想過這個問題,那麼,小編今天就來講一下!
  • 如果有人以光速飛到宇宙中,1天後返回,他的家人還在地球上嗎?
    因為光速飛船上的時間變慢了,不再與地球上的時間同步。如果有人搭乘光速飛船在宇宙中飛行1天再回到地球上,他的家人還在地球上嗎?因此,即便是飛到宇宙的盡頭,光速飛船也是一瞬間到達。如果再返回地球,也是一瞬間抵達。從出發到飛到宇宙盡頭,再到返回地球,光速飛船上的人感受不到時間流逝。然而,光速飛船外的時間就不是這樣子了。據估計,整個宇宙的半徑至少為12萬億光年(465億光年只是可觀測宇宙的半徑),當光速飛船完成星際飛行之後,飛船外的時間將會過去24萬億年。
  • 當我們以亞光速從地球出發,1年後返回,地球上有什麼變化?
    ,按照亞光速來進行飛行。同時,愛因斯坦也表示,如果人類可以無限接近光速飛行,那麼時空就會發生變化,換句話來說,當我們亞光速出發飛離地球1小時後返回,地球早已經不是1小時之前的模樣。簡單來說,當我們坐著亞光速的飛船離開地球,我們過去的1小時,對於地球來說很可能是1年甚至更久的時間,根據公式計算,如果我們以0.99999624c的速度飛離地球,我們在飛船上1小時的時間大約地球上會過去半個月,不過,如果我們的速度為0.999999999999無限接近光速去飛行,那麼當我們返回地球的時候,地球很可能早已滄海桑田。
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  • 如果一個人以光速飛行10秒,再飛回到地球,還能看見親人嗎?
    文/行走天涯如果一個人以光速飛行10秒,再飛回到地球,還能看見親人嗎?光在真空中的航行速度可以達到每秒30km,可見速度之快了。但是人類卻一直沒有達到光的速度,就只能無限地靠近光速,這也是為什麼人類至今還被困在太陽系內的原因了,如果某一天人類的飛船也能夠達到光速,人類想離開太陽系再也不用花上半個多世紀,甚至更長時間了,就僅僅只需要2年時間了!然而任何有質量的物體的速度,都只能無限地靠近光速,但不能達到光速,更何況宇宙飛船還要將人類帶到星際天邊。
  • 人以光速離開地球一年,再以光速返回地球上過去了多長時間?
    科幻小說《三體》中星環號載著死神程心以極度接近光的速度到達目的地,只用了52小時就跨過了在地球人看來需要287年才能到達距離,而事實上地球真正經過的時間就是287年,這就是速度的魅力!之前在菜葉網上看過相關的資料,目前光速是全宇宙最快的速度,光速達到了每秒30萬公裡,而人類目前飛得最快的飛行器也不過幾十千米每秒,這還不到光速的百分之一,月球是距離地球最近的星球,如果有一艘光速飛船的話,那麼從地球上到月球上所需的時間不足兩秒鐘,而幾十年前人類從地球前往月球可是整整化了十幾天的時間。光速是宇宙速度的極限,根據愛因斯坦的相對論,沒有東西可以比光移動的速度更快。
  • 人以光速離開地球一年,再以光速返回,地球上過去了多長時間
    傳說裡的「天上一日地上一年」與愛因斯坦的理論暗合,例如在《西遊記》裡的孫悟空只是到天庭做了十幾天的「弼馬溫」,而當回到花果山時才知道這裡已經過去了很多年。,光速達到了每秒30萬公裡,而人類目前飛得最快的飛行器也不過幾十千米每秒,這還不到光速的百分之一,月球是距離地球最近的星球,如果有一艘光速飛船的話,那麼從地球上到月球上所需的時間不足兩秒鐘,而幾十年前人類從地球前往月球可是整整化了十幾天的時間。
  • 人以光速離開地球一年,再以光速返回,地球上過去了多長時間
    傳說裡的「天上一日地上一年」與愛因斯坦的理論暗合,例如在《西遊記》裡的孫悟空只是到天庭做了十幾天的「弼馬溫」,而當回到花果山時才知道這裡已經過去了很多年。科幻小說《三體》(public domain)目前我們已知的光速是宇宙最快的速度,光速達到了每秒30萬公裡,而人類目前飛得最快的飛行器也不過幾十千米每秒,這還不到光速的百分之一
  • 光速飛到12萬億光年外的宇宙盡頭要多久?12萬億年,還是一瞬間?
    事實上,根據愛因斯坦的相對論,只要有光速飛船,我們想去宇宙任何角落都行,無論距離有多遠。因為光速飛船上的時間變慢了,不再與地球上的時間同步。如果有人搭乘光速飛船在宇宙中飛行1天再回到地球上,他的家人還在地球上嗎?
  • 為何中國太空人都是已婚的,不選用20多歲的未婚航天員?
    目前為止世界最年輕的一批航天員都在蘇聯,他們全都不滿30歲。排名第一的是格爾曼·斯捷潘諾維奇·季託夫,1961年8月6日,差1個月還不到26周歲的季託夫乘坐東方2號宇宙飛船進入太空,在軌道上邀遊了25小時18分,這是人類首次在太空度過的一晝夜。季託夫是第二個進入太空的蘇聯太空人,僅次於加加林。
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    目前為止世界最年輕的一批航天員都在蘇聯,他們全都不滿30歲。排名第一的是格爾曼·斯捷潘諾維奇·季託夫,1961年8月6日,差1個月還不到26周歲的季託夫乘坐東方2號宇宙飛船進入太空,在軌道上邀遊了25小時18分,這是人類首次在太空度過的一晝夜。季託夫是第二個進入太空的蘇聯太空人,僅次於加加林。
  • 美國太空人在月球上遇見嫦娥了?怎麼回到地球就言行失常
    1961年4月12日,前蘇聯太空人加加林成功擺脫地球引力的牽絆,成為第一位進入太空的人類。美國人緊隨其後,1969年7月20日,3名太空人乘坐阿波羅11號,在月球上成功登陸。這可能與當年登月直播中中斷的4分30秒有關,更可能的是,與登月太空人回到地球後的言行有關。作為一名萬裡挑一的太空人,他不僅擁有健壯靈敏的身體,更需要擁有靈活的頭腦與超常的意志,畢竟,在遠離生命搖籃地球的外太空,任何突發情況都是可能致命的。在此時,太空人的沉著應對,堅強意志是克服難關的唯一保證。