宇航员以光速离开地球100地球年,走時30岁,回到地球他还是30岁吗?

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答:本题中涉及的主要理论是爱因斯坦的狭义相对论,简单说就是

时间膨胀效应


以下要基于狭义相对论进行解释,所以首先要说宇航员达不到光速。宇航员以无限接近光速离开地球过了100年,如果这个时间算作宇航员的100年时间,同时这个宇航员可以活到那么大岁数,那么他返回地球的时候就是130岁,没有具体算过,地球一定已经是沧海桑田。
第二种情况是地球的100年时间,根据爱因斯坦的狭义相对论的时间膨胀效应,这个宇航员的时间是膨胀的,也就是说他的时间流逝速度很慢,可能仅仅过去了1年或者一个月(没有计算过),也就是说他返回地球的时候依旧那么年轻,几乎岁数没变,但是地球上已经经过了100年。以下是时间膨胀效应公式:



简单理解就是运动速度影响了时间流逝速度,对于光子来说时间就是静止的可以说是没有时间概念。



科学黑洞


对于这个问题,就要考虑到相对论效应。首先一点,宇航员的速度只可能低于光速c。另外一点,如果宇航员以恒定速度v相对于地球运动,由于参照系发生了变化,宇航员所经历的时间不再与地球人同步,前者的时间ΔT过得比后者Δt更慢,其关系如下:

根据上式,假设宇航员以光速86.6%的速度离开地球,在太空中飞行100年后返回地球。

如果这100年是宇航员所经历的时间,那么,当他回到地球时,他的年龄当然就是130岁(如果还活着的话),而地球上已经过去了200年。如果这100年是地球人所经历的时间,那么,当宇航员回到地球时,由于他的飞行时间是50年,所以他的实际年龄只有80岁。如果越接近光速,宇航员和地球人所经历的时间长短差异就越大,计算方法是一样的。

但如果我们考虑更加实际的情况,为了使宇航员活着,他的速度不可能从零瞬间加速到接近光速,也不可能从亚光速瞬间减速为零,这么大的过载人体是无法承受的。这里我们可以考虑宇航员以1g的加速度加速前半程,然后调头以1g的减速度回到地球上。那么,在飞行半程时,宇航员和地球人所经历的时间ΔT和Δt的关系如下:

其中a表示加速度。

如果宇航员认为自己飞行了100年,那么他回到地球后年龄显然为130岁(如果还活着的话)。这样宇航员认为前后半程的飞行时间都是50年,而通过上式计算可知地球人认为前后半程的飞行时间都是1.3×10^22年。所以宇航员返回地球后,地球上已经过去2.6×10^22年。可见,以恒定的加速度飞行足够长的时间会造成极为显著的时间膨胀效应。

如果地球人认为宇航员飞行了100年,那么,宇航员自身所经历的时间只有9年。所以当宇航员回到地球上时,他的实际年龄只有39岁,尽管地球上已经过去了100年。


火星一号


宇航员以光速离开地球100地球年,走時30岁,回到地球还是30岁!

根据狭义相对论,当物体的速度接近光速时,会有时钟变慢的效应。而根据上面的式子测算,可以得到在接近光速的宇宙飞船上航行1个小时,就相当于14个地球年。因此,宇宙飞船离开地球100地球年,也就是航行了7.14个小时,回来的100个地球年当然也是7.14个小时。这个人的年龄只不过是增加了30岁加14.28个小时。因此,他当然还是30岁。但是地球上200个地球年过去了,他的同辈人早已去世,他的第第七代后代或许都和他一样大了。

因此,我们不由得佩服爱因斯坦脑力的强大,他可以发现如此玄幻的相对论。使得人类可以利用这样的理论去探测宇宙,发现宇宙奥秘。当然,现在人类现在还没有达到这样高的水平,可以制造达到光速的飞行器。相信到了那一天,乘坐这样的宇宙飞船来回的宇宙飞行,甚至可以使人达到一种某种意义的长生不老的效果!


地震博士


首先说明,在这个已知的宇宙中,无论是宇航员驾驶飞船也好,还是其它物质也好,凡是有静止质量的物质都不能在这个宇宙中达到光速,更别提超越光速了,这只能是幻想。

然,并不是说人类以后就没办法进行星际探索了,可以借助于其它办法,因为光速即便很快,但是在如今的宇宙尺度上看来,不是那么的快。

类似于如今科幻设想中的星际航行就比较的迅速,可以利用时空的特性达到光速的几十倍甚至更高,当然并不是说飞船真正的速度超越了光速,只是利用时空的特性而已,比如曲速、翘曲空间、虫洞(难度较大)、“超空间跃迁”等等。

如果人类在未来可以实现其中的一种方法,那么那时候的人类文明应该就是三级文明了,在宇宙中,肯定是畅通无阻的。

题目中说到,以光速运动,那么时间的流逝就停止了,所以这位宇航员岁数不变,依然是30岁,但是对于外界而言,已是岁月万千、光阴似箭、日月如梭、沧海桑田、海枯石烂了,所以从这点就可以看出来了,即便是按照这种方法,也不如上面我提到的那几种科幻想法好,因为,用那几个方法,外面并不会沧海桑田、岁月万千。


一枚游戏科幻迷


首先,任何有质量的物质都不可能以光速运动,我们就假定题目是“非常非常非常接近光速”。

其次,题目没有说清“100地球年”是飞船上的时钟还是地球上的时钟。这两者是完全不同的。可能的误区是“地球年”不是指“在地球上过一年”,而是一个时间单位。物理学上时间是指一个周期性事件的发生次数的计数,比如现在标准使用的是铯原子的振动次数(严格一点说是其原子基态能级越阶的辐射周期)。地球年对应的就是一年里铯原子的振动次数。

如果是地球时钟上100年,假定飞船为光速的0.99倍,那么返回时飞船上的一切物质,包括铯原子都只经过了大约1/7的周期次数,也就是说大概过了14年(宇航员的自我感知也只有14年,也就是44岁),如果飞船是0.9999倍光速,那宇航员只经历了1.4年,也就是不到31岁半,如果飞船是0.999999倍光速,那宇航员和飞船时钟都只感知了52天的时间,如果飞船速度进一步接近光速,宇航员的时间会一直减少,仿佛一出门就回家了,尽管家里已经过去100年。

如果是飞船上时钟经过100年,那宇航员当然就过了100岁,就是130岁呀(算你长寿)。不过回到地球时可就沧海桑田了,飞船0.99倍光速还好,地球过了七百年,0.999999光速地球就是七万年了,速度再一直高上去,回来时地球甚至太阳系可能已经不存在了。

这些道理和计算用狭义相对论很好解释,当然前提是看得懂,当然狭义相对论还是比较好懂的。

对相对论大放厥词的人,通常都是民科,或者少数文科生,大部分文科生还是谨慎的,不懂也不会乱说。

其实相对论所阐述的时钟变化效应,就随时随地发生在我们日常生活中。我们每天无数次使用的GPS定位就高度依赖相对论:同步卫星由于自转半径显著>地面,其空间速度极大,会造成狭义相对论的时间膨胀,同时,由于其收到的引力减小,时空曲率下降,又会收到广义相对论的效应。所以卫星上的时钟和地表上是不同的,每天会差出大概几十微秒,只有准确计算这两种相对论效应,才能矫正时间差,否则我们的定位系统都无法工作。

所以说,我们所有人,不管你是否理解相对论,是否是民科,是否反对相对论,只要你每次打开高德地图或百度地图或google map,你就再一次的用实验去证实相对论的正确性,和爱因斯坦的非凡大脑。


帖木兒


哈哈,大家都被时间骗了,被相对论误导了。都想想回到过去?

相对论说时间是个维度,是有空间性的,只要达到光速理论上就能回到过去。其实时间只是一个点,没有将来和过去的一个点,走到哪步就到哪步,并不会在空间维度留下什么东西。只是我们的记忆骗了我们,感觉有过去也有将来,把时间由一点放大到一个连续的线上,本来是很平面的的东西弄出了纵深。试想一下,如果时间是一个维度,相当于不管将来还是过去都是无边无际的,我们只是一根线上中间的一个点,那么将来的科技一定很发达,时间穿梭成为日常,大把将来的人会穿梭到不同时代去旅行,那么现在我们怎么没有遇到将来的人过来看我们呢?如果有时间旅行,这个世界将会非常混乱。

相对论说的是如果我们达到光速,那么所谓光记录的东西将会和我们保持相对静止,相当于时间静止。比如一个人被杀的景象以光速传播,我们速度达到光速朝一个方向飞行,那么我们和这个景象是平行移动的,那么我们一直看到那个杀人的景象,这就是所谓的时间静止。如果我们跑过光速呢?理论上我们能够看到过去的景象,相当于时光倒流了。

题主说一个人以光速离开地球,你的新陈代谢还是继续的,你只是和地球某个时间段记录的光同速奔跑而已,到年纪了你该死的还是得死,别想时光倒流回来了。


叮咚隆冬强


其实我觉得相对论被我们大多数人理解错误了!

比如一辆火车以无限接近光速的速度围绕地球转动,按照相对论,火车上的时间就无限接近于零。

那火车运行100年,对火车上的人来说 时间已经停止了。但是对于火车外的人,100年依然还是100年。火车和地球依然处在同一个时空,依然使用的还是同一个时间系统。

因此,物体快速运行并不能改变时间,更不能逆转时间,只是降低人体新陈代谢的速度而已,速度一旦达到光速,人体就仿佛进入了一个冷冻箱一般的空间,新陈代谢完全停止,随着速度的降低,代谢速度会逐渐恢复正常。

即便你可以光速运动,你确实能到达未来,因为你的心跳已经慢到几百年才跳动一下,就连身体里的细菌都被禁锢在时间的囚笼里动弹不得。你会历经沧海桑田,你周围的人都会死去,实际上你并不是穿越到了未来,而是一直活到了未来。

时间就像是枪口射出去的子弹,永远都不会自己从新回到枪口中去。时间是不可逆的,别再做什么穿越时间的白日梦了,把握当下,才是我们的人生。


智建达人


首先,物体包括人由于其形态为粒子聚合的形式,因此不能以光速去运动,无法将自身所有质量都加速为光子,由于存在大量中子的关系,加速的时候会先被剥离电子,从而使得物体分崩离析,失去本来的状态。大部分的粒子都会因为加速而成为粒子流朝着加速方向喷射出去。而质子会因为纠缠而获能,从而令到本身能量增加,相互聚合,中子则会因为递归的效应而平均分散在粒子流的喷射路径上。因此,物体加速到光速的结果就是减速后信息不再完整,也恢复不到原来的样子。


然后来说说100年的事情。


我们假定下,这个100年的船是个黑箱。黑箱中,有一个数据已经走了100个周期单位。那么那个数据是怎么样呢?实际上你我都不知道,就连数据都不知道自己接下来会面临什么。再者,由于数据本身会有大量空缺的粒子,那么你打开箱子的一刻,也就是把外界粒子放进去的情况了。不管你承不承认,100年单位的数据,会在跟你见面的一刻或者你要跟他见面的一刻被外部数据侵袭,从而损坏。

也就是说,这个问题从量子理论来考虑就是,不管你用什么方式去推断,结果都是,在你要与这个在任何单位计算方都已经过百年的人见面或者这个人要跟你见面的时候,粒子存在时间都会不同,都会被你或者它自己毁了。


夏梦垣



圈a豆豆


这样回答你的问题吧,比如他从1900年离开地球,2000年回到地球,那么对于他而言,时间可能只过去了几分钟;换言之,如果他从1900年离开地球,他驾驶着无限接近光速的飞船,他在飞船内很坚挺的活到了他的130岁,那么回来地球时,地球可能已经公元190000年了(假设那时候人类还存在)

但我的理解是这样:1,我们活在地球上,地球的自转公转是固定的,太阳每天东升西落,一年四季春夏秋冬。2,构成我们人类的是分子原子电子,它们每秒都在高速的运转着。

那么问题来了,我们所感知的一秒,以及我们的电子,是在地球每天自转公转的速度下进行;那么人在飞船已无限接近光速下的时候呢?显而易见的是,无限接近光速的速度,是地球自转公转的很多倍。当我们无限接近光速时,那么我们的原子电子与之前地球自转公转时,显得就慢的很多很多,但我们身在这种速度下的时候,却无法察觉出来。但是地球上的人观察我们的时候(假设飞船透明,假设望远镜足够清晰),他们就觉得我们的动作很慢。比如我们在飞船上煮了一碗泡面吃完花了15分钟,但地球上的人们用了150年才看完我们的这个过程。

需要声明的是:以上的数字只是比方,并无实际计算过程。其实我不认为速度对时间会产生什么影响,再快的速度也不会让时间越快或者越慢。但,但,但(重要转折说三遍)会对人体产生影响!!!

以上纯粹私人观点,凭借着自己的爱好得出的结论!


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