假如以光速離開地球,一小時後立馬光速返回,地球狀態如何?

內涵督察小組


答:時間是相對的,題目說的一小時,需指明是那個參考系的時間。


一、地球的時間

倘若指的是地球的時間。

那麼我們完全可以忽略飛船內的細節,一去一回就是2小時,地球也就過了2小時而已。




二、飛船的時間

倘若是飛船的時間。

那麼相對論的時間膨脹效應將起作用;無限接近光速的物體,時間也無限接近於停止;但宏觀物體不能加速到光速,因為那樣需要輸入無窮大的能量,所以只能無限接近光速。



根據相對論的時間膨脹公式,飛船內的時間相對於地球的時間,膨脹程度和飛船的速度有關。

在無限接近光速時,雖然飛船內只過了2個小時,但是地球可能已是滄海桑田,甚至太陽都已經熄滅,地球早已不復存在了!


相對論中的時間,就是那麼的無情;時間是相對論,可以被壓縮,也可以被拉長,但就是不能倒流;所以,時間真的非常寶貴!




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艾伯史密斯



這個問題有點意思。雖然說任何具有靜止質量的物體速度都不可能達到光速,但假如題主就是以光速離開地球,一小時後又馬上返回,地球狀態會怎樣呢?

估計題主潛意識中的想法是,時間膨脹將會造成地球上滄桑鉅變,回來時早已物是人非,淚眼朦朧。可惜這個想法並不成立。

首先題主以光速離開地球,不管多久回來,在地球上的人看來,一小時就是一小時,不會發生任何變化。

其次,樓主坐著光速飛船,“咻”的一聲去了太空旅遊,滿心歡喜回來時就直接到了未來,享受科學發展帶來的美好生活。但千算萬算,就是漏算了一點,當他以光速飛行時,相對論時間公式的分母變成了零,這意味著他的時間膨脹(變慢)到了無限,已經沒有時間這個概念了,如果我們非要給他這時候處於一種什麼狀態下一個定義的話,我傾向於用永恆這個詞。如果我們能在地球上看到他,那麼他已經處於完全的靜止狀態,就像落入黑洞視界瞬間的宇航員,我們只能看到他永恆的背影。他的時間是永恆,他不可能知道一小時是多久,也就無法在一個小時後返回地球,除非他的速度降到光速以下。

當然以上都是基於一個除式分母為零的推斷,沒有任何意義,這種狀態在這個宇宙中是不存在的。如果題主換一個方式提問,比如:一個人以光速的百分之99.999999……離開地球,一個小時後立馬返回,地球狀態如何?那麼我們就可以根據他的速度,準確地推算他將在多少時間後返回地球,從而可大致預測地球那時會處於一種什麼狀態。

(sorry,在手機上只看到提問標題,沒看到問題後面的說明,有點答非所問了)


徐德文O戴維科學


首先根據狹義相對論,這個前提條件是不能成立的,人或者其他靜質量不為零的物體所能達到的速度(v)都只能低於光速(c)。對這個問題的前提條件稍微改一下,如果有人以亞光速運動,那麼,這會出現怎樣的情況呢?

狹義相對論告訴我們,宇宙中不存在統一的絕對時間。如果對不同的參照系之間的時間進行比較,就會發現時間流逝速率並非統一。如果一個參照系保持相對靜止,比如地球,另一個參照系做相對運動,比如從地球離開的飛船,那麼,相比地球而言,飛船上的時間會變慢。假設運動參照系的時間為ΔT,相對靜止參照系的時間為Δt,那麼根據鐘慢效應可得下式:

假如飛船以0.99999996c的速度離開地球,並在一小時後以相同速度返回地球。這裡還有個問題,這個一小時的時間是哪個參照系的時間,不同參照系會得出不同結論。

如果這個一小時是相對於地球,那麼,地球觀測者會認為飛船的太空之旅耗費了大約兩個小時。根據上式計算可知,飛船觀測者會認為這段太空之旅的時間只有2秒。

另一方面,如果這個一小時是相對於飛船,那麼,飛船觀測者會認為飛船的太空之旅耗費了兩個小時。根據上式計算可知,地球觀測者會認為這段太空之旅的時間長達295天。


火星一號


如果光子有主觀的意識,那麼在它的眼中,是沒有時間的概念的。在它自己的時空框架裡,它可以在瞬間到達宇宙的任何一個角落。

t=t0/√(1-v^2/c^2)
相對論時間公式

這就是相對論描述下的我們宇宙的時空本質,在光速下,時間將失去意義。

所以從這個角度,以思想實驗的方式回答這個問題:可以說如果你能夠以光速離開地球,那麼在你達到光速的同時,地球做為一個物質實體,在你的時空框架中已經不存在了。


那麼如果不達到光速,而是以接近光速離開呢。那麼你離開一小時,再以同樣的速度回來,地球到底會是什麼樣子,就完全取決於你離開的速度了。還是根據相對論時間公式,可以很容易的由你的速度推算你的時間,對於地球參考系的相對時間。

比如你以80%光速離開,你的時間會比地球時間變慢1.67倍;你以90%光速離開,那麼你的時間會比地球時間慢2.3倍;你以99%光速離開,時間慢7.1倍。以此類推,你越接近光速,你的時間流逝越慢,而且會慢的越來越顯著。

當然如果你只以一個相對快的速度,比如50%光速,離開一小時再回來,地球上也就是過了大概1小時10分鐘而已,你也並不會感覺到有什麼顯著的不同,把表調快十分鐘就行了。


羅生物語


不知為何有如此多的問題熱衷於光速飛行甚至超光速飛行。愛因斯坦的相對論早就明確表明,任何有靜質量的物體都無法達到光速,更別提超越光速了!

既然是“假如”,那就跟著問題一直假設下去。首先問題中的“一小時”有歧義,是指光速飛行的飛船上的一小時,還是地球上的一小時呢?

如果是地球上的一小時,問題就很簡單了,離開一小時,返回一小時,返回後還是兩小時後的地球,這沒有什麼疑問!

所以,相信問題中的“一小時”應該指的是飛船上的一小時,也就是說,飛船光速飛行一小時後馬上返回地球,地球狀態如何呢?

地球早已不復存在,或者說飛船再也回不到地球!

因為根據愛因斯坦的狹義相對論,速度越快時間越慢(時間膨脹效應),如果飛船能達到光速,飛船相對於地球的時間流逝速度為零,也就是說飛船上的時間完全靜止,而相對的,地球上的時間無窮快地流逝!

所以說,飛船再也回不到地球了,因為飛船上度過一小時之後地球本身也將不復存在!


宇宙探索


假如以光速離開地球,一小時後立馬光速返回,地球狀態如何?

看來大家對光速飛行還是非常感興趣,從這個問題來看,其實題主問的有兩種含義,第一種是地球上一小時後返回,另一種是光速飛船裡的時鐘過了一小時後返回!不要以為這兩個問題可以合二為一哦,不但不能合併而且完全是兩個結果差異巨大的問題!!

首先我們來看看以地球上看來一小時後會怎樣?其實從地球上看來一小時就是一小時,不會多出一分鐘,也不會少了一分鐘,回來說不定地球上的人已經吃飯中飯了.......

那麼在飛船上一小時後地球會怎樣呢?理論上光速飛船中的時間會被拉長至無限長,這個時間對於地球上的人來說已經趨於無限長,但飛船體系中的時間還是一樣過的,但每一秒對於地球都等於無窮的時間,因此如果飛船體系中的時間如果過去一小時的話,地球上也就過去了無數個被拉長至無限長的一秒而已!

因此等飛船上的乘客看著時鐘過了一小時後回來時,他們會發現地球可能找不到了,太陽系也許早已繞了銀河系數十圈,要命的是太陽也許都已經成了白矮星!因為被拉長至無限長的時間根本無法計算地球體系時間過了多久,一百年或者億年甚至更久都有可能!

那麼還想嘗試不?


星辰大海路上的種花家


很多人都喜歡討論光速或者超光速的問題,刻意忽略愛因斯坦的相對論不允許出現達到光速的問題。這裡既然由此一問,我們也就稍微探討一下超越相對論的光速領域。



因為相對論只能夠適用於光速以下的時空,所以如果出現光速運動的物體,那它就不在相對論甚至整個物理學的描述範圍內了。故而,我們只能夠進行一些合理的猜想或者猜測:

如果有質量物體速度達到光速,那麼時間對他就沒有任何意義,即超脫了我們的時空。

相對論認為速度越快,時間越慢。當速度無限接近於光速是,時間幾乎靜止。那麼再進一步速度達到光速,愛因斯坦的相對論無法給出答案。不過,我們可以進行類似於函數的解析延拓進行推理,結果就是光速時時間靜止。但是這樣會產生嚴重矛盾:如果時間靜止,那飛船上的人和一切物質不就完全停止運動了嗎?這和不確定性原理相互矛盾。而且,停止一切運動不就是死了嗎?



所以,這裡不能理解成時間靜止,而應該理解成時間不存在了,即不論飛船裡面的人做什麼,都不會影響他的存在;時間對他來說就好像不存在一樣,他可以萬古長存,永遠不會衰老。那麼再進一步設想,時間不存在,不就意味著他超脫了我們的時空嗎?就像裡面的男主角,落入黑洞之後進入了高維,發現這裡時間已經實物化了,他已經超脫於時間維度之外,甚至可以操控時間。



所以,最終以光速飛行的人會進入到一個類似於的黑洞時空裡面,這裡他完全不受時間影響。他可以隨意選擇自己的2小時是多長,可以隨意翻看地球時間,雖然不能夠回到過去,但是卻可以選擇回到地球時,地球已經經過的時間。這個時間可以是1小時,可以是2小時、5小時、1年、5年、100年、1000年、1萬年、無數年等等。


PhD肖


很好玩的問題

我們來舉個簡單的例子,太陽光到地球大概要8分20秒,也就是我們看到的陽光都是8分20秒之前的陽光,但是,這個陽光雖然速度很快,但它確實經過8分20秒才到的地球。同理,現在把太陽光換成一個載人飛船,它同樣也花了8分20秒才到了地球,而地球也是8分20秒後才接受到這艘飛船,所以我個人覺得時間的快慢並不會因為速度的改變而改變。因為不能證明速度越快,時間越快這個觀點,那我可以反過來證明,那速度越慢時間越慢嗎?顯然是不可能的,因為如果會改變的話,那我站著不動10年,地球時間應該不會變化才對。所以我個人覺得好多人說什麼速度達到光速,地球會到多少多少萬年以後這是不成立的。

我不知道有個什麼公式是怎樣的一個原理,但就目前來看,我覺得這是不成立的。


用戶5235707490392


那得看你這個一小時是地球上經歷的時間還是駕駛員經歷的時間了,如果是駕駛員經歷的往返2小時,那麼地球是2小時後的地球。

這又是一個光速問題,首先表明,像飛船這樣的有靜質量的物體無法達到光速,原因也不想再去多說了。

所以,討論無法達到的事情,根本就是沒有結果的。

但,如果飛船的速度是0.999c,或是0.99999c,還是可以計算一下的。

當飛船以0.999c飛行,且駕駛員感受到時間過去了2小時,那麼地球上已經過去了44.7個小時;

當飛船以0.99999c飛行,且駕駛員感受到時間過去了2小時,那麼地球上已經過去了447.2個小時;

當飛船以0.9999999999999c(13個9)飛行,且駕駛員感受到時間過去了2小時,那麼地球上已經過去了4472135.9個小時。

所以,當飛船的速度越來越大時,地球上可能過去的更久,雖然駕駛員感受到的時間流逝依舊是2小時,但外界,就像地球,已是滄海桑田,過去了百萬年,甚至更久。

這就是速度與時間的關係,即時間膨脹效應。


一枚遊戲科幻迷



首先,根據愛因斯坦的物理理論。當你的速度到達光速,那麼你的時間和地球上的時間也會發生變化,既你的時間會變慢。既然如此的話,那麼就有兩種可能了。

第一種可能:以你的時間來算。『這裡需要說明的是,當你到達了光速狀態,你的時間體系和地球上的時間體系已經完全是不同狀態了,也就是說你在光速狀態下,你的時間和地球時間是不同的,你的時間會變慢,而地球時間則還是正常狀態。為什麼要特別說一下呢,因為很多人沒搞明白什麼意思』也就是說如果你以光速飛出地球一小時,『注意了,這裡的一小時是你手上的手錶過了一小時』然後立馬返回地球。那就是當你到達地球的時候,你的手錶才過了兩個鐘頭。比如你七點出發以接近光速飛出地球,一小時後返回,那麼當你回來時,你一看手錶已經九點了。但是由於你是光速飛行了兩小時『這裡的兩小時是你在光速下飛行的時間,來回是兩個小時』,根據愛因斯坦的理論,你的時間變慢了,僅僅只過了兩小時而已,而你也由於處在光速下,也感覺才過了兩小時而已,但是地球由於相對你的光速來說處於靜止狀態『當然了,地球自轉公轉速度相對光速可以忽略不計』,你以光速飛行兩小時,你的時間變慢了『時間膨脹效應,到達光速,你的時空和地球已經不同』,所以才過去兩小時。但地球是靜止的,地球的時間和你的時間已經不同了,地球時間相對你變快了。所以當你回來,你會驚奇的發現,地球可能早已經過去了幾十萬年。這就是愛因斯坦奇妙的理論。這種理論今天已被證實。將兩個一模一樣的原子鐘,一個放在地面上,一個放到飛機上。飛機飛幾小時再回來,會發現飛機上的原子鐘慢了幾萬分之一毫秒,因為飛機上的原子鐘相對於地面靜止的原子鐘,飛機是有速度的,雖然沒有達到光速,但是也對原子鐘產生了影響,飛機上的原子鐘變慢了,雖然變慢幅度很小。還有就是衛星上的時鐘每隔一段時間就要和地面同步校正,這是因為衛星運行速度相對於地球是很快的,久而久之,衛星上的原子鐘就會變慢,不得不和地面校正。這說明,你的速度越快,你的時間就會走的越慢,當你到達光速你的時間就會靜止。當然了愛因斯坦認為沒有東西可以到達光速,你最多隻能無限接近於光速,所以你的時間並不是靜止不變。所以你光速飛出去一小時然後再回來,而你僅僅只過去了一小時,地球上卻早已經過去幾十萬年。當然了,地球上具體過去了多少年,還要看你速度是否更接近光速來算。如果你百分百到達光速,那麼你的時間就會靜止不變,就沒有光速飛出去一小時兩小時之說了,因為你百分百到達光速,你的手錶上的時間根本就不再走,因為你的時間靜止了。但是地面上觀察你的人,由於他們不是處於光速狀態下,他們的時間依然會流逝。所以當你一瞬間回來後,有可能太陽系早已毀滅沒有了。



第二種可能:以地球的時間來算,比如你在地球時間七點以光速出發,然後地球時間八點就趕緊通知你回來,你回到地球,就會很懵逼啦。這是咋回事啊,怎麼我剛聽到出發就讓我返回啊?你會很奇怪,但是實際上地球已經八點了,已經是一個小時後了。這也是由於因為你是光速飛行,所以你的時間相對地球會變慢,你看一下手錶,雖然地球上已經八點了,而你的手錶很有可能才過了一秒鐘不到。因為地球是相對你靜止的,所以時間還是照常過了一小時。而你的時間,由於你到達了,或者接近了光速你的時間僅僅過了一秒鐘不到,也就是說你是一秒後的你,而地球則是一小時後的地球,相當於你多活了一小時。這就是時間膨脹現象。感覺很奇妙吧。。有人曾經想靠坐飛機來實現長生不老,但是飛機速度相對於光速很慢,所以你即使從出生到死亡都在飛機上,一百年才不過賺得零點0.000幾秒,那相當於沒有。

但是愛因斯坦認為,任何物體都到達不了光速,只能無限接近於光速。光速是因為光子生來就是那個速度,而不是後期慢慢加到那個速度的。愛因斯坦的相對論等理論顛覆了一般人對於物理學的普遍認知,其理論很難理解,據說當年世界上只有兩個人可以懂。即使今天,愛因斯坦的理論也有很多人不理解,但是愛因斯坦的理論,絕大多數已經被證實,例如時間膨脹效應,引力波,以及關於重力可以扭曲時空等理論都已被證實。我們往往對ufo等不明飛行物為什麼來去自如很奇怪,但是我們連地球人愛因斯坦的理論都不能完全理解的話,又怎會懂得更深奧的科學呢?!

當然,有興趣的朋友,可以看一下中央十以前探索發現秘境追蹤關於愛因斯坦相對論的紀錄片還是很好的。

『忘川星玉』


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