假如飞船速度是百分之99.999999光速,去100光年外的星球,几年能到?

随便哈

答:这个速度下,时间缩短7071倍,不考虑加速和减速过程的话,100年就变成了5.17天。


这是狭义相对论的直接推论,假如你瞬间加速到99.999999%c,运行到100光年外,那么在你的飞船上过了5.17天,但是地球上却过了100年;如果考虑加速和减速过程,会涉及广义相对论,较为复杂。

狭义相对论指出,相对速度会影响时间流逝的快慢,叫做“钟慢效应”,公式如下:



固有时间:指在某一参考系下,同一地点前后发生两件事的时间间隔,又称之为“原时”;在上面例子中,对应于宇宙飞船中经历的时间。

但是飞船要达到如此高的速度,也是非常难的,需要输入非常大的能量。


对于其他速度的比较,见下表:



其中起关键作用的,是公式中的1/√[1-(v/c)^2],这叫做洛伦兹因子(γ),和速度v的变化趋势如下图:



我们可以看出:


地震博士

答案是比较确定的,若大家有任何疑问都可在评论中提出。按照公式计算,飞船只需要5.17天即可到底该星球。下面详细说明,保证解决您的所有疑团。

首先必须假设该飞船是作的匀速直线运动,所以讨论的都仅仅是狭义相对论效应。什么叫匀速直线运动,准确地说是惯性参考系,可以这样理解,飞船中的人感觉不到加速。比如坐公交时,急刹车,乘客就能感觉到加速。

所谓飞船以近光速飞行,是指飞船相对于地球上的人的速度。抛开参照物讨论速度是无意义的。在飞船上的人,他如果不看外面,是完全感觉不到自己的速度的。这就好比我们完全感受不到我们地球在高速自转和公转一样。

飞船用了5.17天到达那个星球,在这5天多中,飞船上的人感觉不到自己的钟变慢了,也感觉不到衰老变快或变慢。它只是知道过了5天多,他就从地球飞到了那个星球。

在地球所在的参考系看来,飞船从飞过地球到到达那个星球,总共用了接近100年的时间。什么叫“所在的参考系”,这是重点,圈起来,要考。因为地球人是看不到遥远的星球发生的事的,一方面他视力没有那么好,另一方面,

光传播是需要花时间的。所以正确的做法是,地球人会委托那个星球上住的人来观察,星球人看到飞船掠过星球的时刻减去地球人看到飞船离开地球的时刻,即是所用时间,大约是100年。地球人和星球人共同组成一个参考系。

这里有两个重要假设,就是地球人和星球的时钟是严格对时的。关于如何对时,可以用中点光源法,也可以用以很慢的速度把一只对好时间的钟,慢慢移动到星球(可能需要几万年)。第二个假设地球和星球相对静止,即相互之间没有运动。

我们假设地球人和星球人是双胞胎(当然这是不可能的,因为跑过去可能要几万年,如果以近光速飞行,则肯定会打破时间系统。姑且这样假设吧)。地球人在看到飞船离开地球时,他10岁,那么星球上那个双胞胎看到飞船经过星球时,已经是110岁了。而两个人声称看到飞船上的人时,却发现飞船人没有变老,大约只“老”了5天。顺便说一下,星球人坐高速交通工具回去告诉地球人这个结果,地球人在得知结果时,已经是至少100年后了,那时候,地球人至少是210岁。

上面啰啰嗦嗦说了半天,大家千万不要觉得麻烦,事实就是如此,必须异地测量,凡是认为地球人可以看到飞船人的所有动作的,都是没有完全理解参考系的精髓。理解了异地测量的必须性,也就可以解决你以前的多数谜团了。同一时间,同一地点,测量才准确。否则,那就变成牛顿力学中的绝对时空观了。

重点又来了,飞船人眼中看到了什么?经过地球时,看到地球飞快地离自己远去,地球的速度几乎达到了光速。他觉得他自己是静止的,地球正在以近光速运动。这也正是运动的相对性,地球人声称飞船人近光速,飞船人又何尝不是认为地球人在作近光速运动呢?如果飞船人视力足够好,或者用高速摄像机为地球照个相,他竟然发现地球不是圆的。地球在运动方向上被压扁了,地球成了一个很扁很扁的椭圆。这就是运动的尺缩短。狭义相对论的基本常识。飞船人看到地球到月亮的距离只有54公里,而地球人声称地球到月亮有384000公里。当然运动是相对的,在地球人和飞船人擦肩而过的瞬间,地球人觉得飞船人好瘦好瘦,比竹竿还细。飞船人看地球人也同样细的像竹竿。

为什么运动的尺缩短?有很多理解方法。这里给出其中一种。飞船人眼中的世界是:地球离自己远去,星球高速地往自己冲过来,越来越近。飞船人在经过地球时,往星球方向发出一束光。你猜光多长时间到达星球?因为星球不断接近自己,不断拉进距离,所以光最后达到星球的距离就不需要100年这么久了。结果就是,地球和星球构成的参考系认为光需要走100年才到星球,而飞船参考系认为,光只需要走5天多就可以到底星球。

总之,由于运动的尺缩短,飞船人感觉地球到星球的距离远远没有100光年那么遥远。所以他5天多就飞到了地球人所在参考系认为的100光年那么远的地方。

最后一个问题,飞船人是否比地球人衰老的慢,比方说,是否地球人过了100年,飞船人才老5天。在狭义相对论中,即上面的假设中,这是绝对不可能发生的。因为本文开始接假设,飞船是匀速直线运动,也就是直线往前冲,永远也回不了头了,它永远也不可能和地球人手拉手比较年龄了。注意,比较年龄必须在同一个地点,相对静止。

聪明的你,可能马上就想到了,难道飞船不能变通一下,掉头再回到地球吗?当然可以,但那就不是狭义相对论所可以解释的了,因为掉头过程中,产生了加速度。有加速度的系统,就要用到广义相对论。结论是,飞船的人回到地球,变得更年轻了。但是,请务必注意,他之所以掉头回到地球变年轻,绝对不是因为他的近光速运动,而是因为掉头所产生的强加速度。他是以加速来获得时间绝对延缓的。这个加速成本太大了,飞船人不得不接受非常强大的超重效果,会感觉自己变得好重好重,头部严重失血。做过过山车吧,体会一下。飞船人若要使自己哪怕年轻10岁,所需要承受的加速,估计即使连全世界顶级的飞行员也承受不住。所以要年轻,是要代价的,这个代价不是高速,而是高加速。


犍为真人

看到这么多回答,有的能自圆其说,有的前后矛盾,有的是牛顿,有的是爱因斯坦,其实归根结底,就是怎么看待时间这个东西,大体上认为时间是一个相对的矢量,而光速是一个不变的恒量,当物体的速度逐渐达到光速时,质量无限缩小或者说是坍塌,时间无限停滞,当达到光速时,也就是极限,一切归零,质量为0,时间也静止,这也是为什么速度无法超过光速的原因。质量为零的物体哪来再有加速度a,时间静止了速度也没了增量。当宇宙中物体都达到光速时,质量也就消失了,世界处于纯能量的混沌之中,天地初开,其实就是能量无限强大,强到像盘古开天辟地一样,混沌打破以后宇宙在减速,逐渐形成元素形成物质。黑洞假想其实没错,这是物质或者说存在的归宿,不管是物质还是思想最后都湮灭了,也就是世界轮回一个节点,也可以说是物质世界的终点,黑洞湮灭物质后,能量无限强大,而元神其实就是一种能量,唯心主义说的是思想不灭,唯物主义说的物质不灭,其实既对也不对,这就跟形而上和刑而下的区别类似,两者抓住的都是表面,感觉自己形而上了,其实也就是形而下的中高级阶段,主观看到和客观看到的区别,其根本还是拘泥于一种认为是客观实在的表象,也可以说是存在,物质的存在或者是思想的存在,但存在的背后是什么?其实就是一个字,空,真正不变的唯有元神,姑且说是元神,好理解,元神不是神,也不简简单单的是灵魂,元神聚合分散飘荡在宇宙之中,非有非无,所见到的一切只是假有,各种形态其实只是虚假的表现,都受看不到的定律所控,包括人类发现的和没发现的物理化学定律。不同的物质因其不同的化学成分,再细研究便是原子,再到微观便是各种没区别的质子中子电子了,电子为什么没质量,因为光速运动,表现出来的是能量,再细分是什么?有人说是上帝粒子,其实也没错,万物的本源都是一样的。物质或者说存在的本体便是表现为各种定律的空,那双看不见的手就是元神的存在方式,也可以说是具体体现。存在是一种感知,可谓器,什么谓之道?不是唯心唯物那么简单,也不是唯心唯物那么复杂。看看那太极,就是两种形态的互相纠缠转化,也是大自然奥妙的精确描述,也是中国古人智慧的结晶,别问我伏羲是谁,我真得不知道,也许悟道,你就是下一个伏羲。


D11A

不是说扯上光速的,就要想那么复杂。以光速的百分之99.9999...飞到一百光年外的星球,用时估计也就比一百年多一点点吧,这个好计算的,时间的等于路程除速度就行。

光看题目还不够,题主的描述才是关于相对论的我来复述一下:以这个速度飞行,那么飞船内的人感觉过了多久呢?地球上的人感觉过了多久呢?

刚才开头已经把地球上过当时间给出来了,就是一百年多一点。那么这个飞船内的时间怎么计算呢?按照时间延缓公式来算:

t和T分别代表的是飞船内和地球上的时间。把条件代入:v是0.99999999C,T是100年,求出来飞船内部的时间t是0.0141421356年,换算成天就是约5天时间。

不要吃惊,如果飞船的速度更快,那这个天数还会更小的。如果你在飞船上,当你达到目的地时,如果可能的话,你会知道你地球上的亲人都已经过世,而你却一点都没有衰老。

当然了,目前是造不出怎么高速的航天器的,因为根据质能方程和质量变化公式,航天器需要的能源基本是接近无穷的。我们只能把希望寄托于虫洞旅行了。


赛先生科普

答案是肯定的,100.000001年。

当然,这是不考虑地球、太阳系公转的情况下,纯自身速度的飞行时间。

100光年意味着以每秒29.80万公里的速度要飞100年,99.999999%的光速即意味着每秒29.79万公里,几乎就是100年。

不要学那些科学家把自己给套住了,他们都是疯子。其实就这么简单。

接近光速并不会发生时间扭曲或凝结。

光速太快,所以理解起来比较抽象,用一个简单的例子来说明。

两个人分别站在操场两端,相隔340米,他喊一句对方,对方要1s之后才能听到,也就是说对方听到的其实是他1s前发出的声音。

如果他以音速反向奔跑,1s后再喊一句对方,那么对方要2s之后才能听到。以此类推,假设他一边继续跑了10s,那么对方需要在这之后11s才能听到,也就是说,对方在第21s听到的其实是他10秒前发出的声音。

而进一步假设此人站在30万公里外以光速奔跑,1s过后你看到的其实是现在那的他,当他往前奔跑1s,你会在2s之后才能看到。同上类推,当他继续奔跑10s,对方要在第21s才看到。

同样如果这艘飞船以光速飞行了100年,地球上的人要在200年后才能看到。

而对于飞船上的人来讲,地球上的时间是几乎静止的,即便他100年后到了100光年外的星球,他看到的还是他起飞当年的地球。所以对于他而言,地球的时间景象是“凝结”的。

但实际上他经历了100年的同时,地球也已经经历了100年。他在飞行期间他看到的地球和空间是静止状态,而他到达目的地只能看到100年前的地球模样。

这只是空间扭曲,并不是时间静止。

更不会因此而只用几年甚至几天就能抵达100光年外的星球。时间永远是=距离/速度。也就是100万光年/每秒29.79万公里=100.000001年。


金辉134451342

看了几个回答和评论,实际上答案已经很明确了的,之所以会出现如此多的争议,还是对“时间”的理解存在差异!

实际上,把提问者的问题换一种方式来提问或许更容易理解:假如飞船以百分之99.999999光速飞行50光年远,然后立刻再以同样的速度返回地球(假设可以做到),飞船上的人会看到什么样的地球?

如此问题很多人理解起来会容易,也不会被光速和时间的相对关系绕来绕去,最终把自己都绕晕了!

爱因斯坦的相对论已经告诉了我们,速度会让时间变慢,注意,这里的变慢是相对的,并不是绝对的!也就是说,在地球上的你看到接近光速飞行的飞船里面的人都会以慢动作上演,比如说,你平时打个喷嚏就一秒钟的事,但看到飞船里的人打喷嚏可能要话费一分钟甚至更长的时间!这就是时间的相对性!理论上,如果飞船以光速飞行,你看到飞船上的人完全处于静止状态,时间停止!他做的每一个动作都会拉伸到无限长时间!

明白这点,就知道飞船以接近光速飞行50光年的距离再返回地球会看到什么了,飞船上的人会“变年轻”,相对于地球上的“年轻”。而且如果飞船上的人飞行时能看到地球上发生的一切,会发现地球上的一切都会以类似电影中快进的方式运行着!

这种时间膨胀的效应也真真实地出现在我们每天的生活中,GPS定位系统就是利用的这种效应,科学家们必须调整卫星上的时钟,否则GPS会完全失效,我们会被导航到沟里去!

说到这里,答案应该很清楚了,在地球上的你看来,飞船用了100年时间飞行了100年,而对于飞船上的人来说,他花费了更少的时间(具体多长就不计算了,其他回答已经给出了答案),这也是我为什么飞船上的人回到地球后会发现地球上的人都变老了,而自己依旧年轻!


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