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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以光速飞行,肯定是采用的一种超越爱因斯坦相对论的物理理论。爱因斯坦相对论认为我们宇宙有质量物体的速度绝对不能够达到光速,一旦有质量物体达到光速,我们所认知的一切物理学规律将会被颠覆,现有的任何物理学规律也无法描述光速飞行的状态。



不过为了避免和相对论产生矛盾,一般认为有质量物体达到光速时,就会脱离我们的时空进入到高维空间。就像是达到第二宇宙速度,就可以脱离地球引力范围。达到第三宇宙速度,可以脱离太阳系范围。假如把太阳系比作一个“小宇宙”,则生活在小宇宙的我们就会发现:太阳系内一切天体的运行速度都无法超过第三宇宙运行速度,这个速度就是一个“禁忌速度”。类似地,光速在我们的宇宙中可能也是一种“禁忌速度”,一旦有质量物体达到,就好脱离我们的时空进入到高维之中。



至于达到光速进入高维会发生什么,没有人知道。或许进入宇宙之外,或许进入一个像电影里面演绎的那样一个时间纬度可视化的高维空间,也或许只是进入一个光怪陆离的高级世界,就像小说里面的飞升一样。进去之后,那里的时间流速可能和我们的不一样,也可能一样。所以它们的30年,可能是我们地球的N倍,也可能和我们差不多一样。



总之,一切皆有可能。您认为呢?


科学探秘频道


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


这个问题好,给你用公式计算一下,你就明白了。

首先宇航员不可以以光速运动,因为宇航员有质量,相对论规定他不可能达到光速。

我们就按照光速的99%计算吧

其实在相对论中,时间是相对的,没有绝对时间,如果没有参照系,你不能说这十年是地球上的时间还是宇宙飞船上的时间。

题主既然说了100地球年,那我就按照地面的时间计算。


宇航员临走设了一个时长100年的闹钟,而地球人观察宇宙飞船上的时间可以按照时间膨胀公式计算。t=t'* (1-v^2/c^2)½。

t是地球人观察飞船的时间,t'是飞船内的时间,等于100地球年,v=0.99c。于是t=100* (1-0.99c^2/c^2)½=709年。

一定要注意:这个709年是飞船内闹钟响的时候,地球上流逝的时间。而飞船内的时间就是闹钟走过的100年。

也就是飞船内是感受不到自己时间流逝变慢了。只要地球人观察飞船才感觉飞船时间变慢。而反过来,飞船人30岁离开地球,当他再回到地球上,他的年龄都130岁了,而地球已经是出发时的700多年后了。


题主以为飞船以光速飞行,时间就静止了,超光速就时光倒流了?其实这是无稽之谈。相对论不需要有禁止质量的物体以等于或大于光速运动。

所以相对论不运行时间静止,也不允许时间倒流。相对论只允许穿越到未来,不允许穿越到过去!


科学认识论


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


如果谈能回到地球,他还是30岁,但问题是他再也不能回到地球了。事实上是他不可能以光速离开地球,假设能以光速离开,那他肯定回不来了!

有点懵?

其实也不难理解。爱因斯坦狭义相对论中早已表明,速度够快时“时间膨胀效应”会非常明显,当速度越来越接近光速时,时间就会变得越来越慢,单纯从数学上假象分析,当达到光速,时间就停止不动,当然这里的停止是相对地球时间来说的。

也就是说,光速飞行的宇航员时间停止,而地球时间无限快的速度向前流逝,如此一来,不要说离开100地球年,就算是离开一秒,地球上的时间也同样过去了无限长!

而地球的寿命是有限的,所以光速飞行的宇航员无论如何也回不到地球了!

事实上,宇航员不但回不到地球,他也再也不能回到宇宙了,言外之意光速飞行的宇航员已经不属于我们所在宇宙的时空结构里,他会身处完全不同于我们的时空里,永远回不来了!

但宇航员本身就是我们宇宙的一部分,他所到的任何地方也会属于宇宙,矛盾就此产生,一切都要归根于最开始的假设:宇航员以光速飞行,本身这个假设就不成立!

所以说,宇航员只能以非常接近光速的速度飞行,如此一来他离开100地球年后再回来,可能只有31岁,只要速度足够快就可以做到!


宇宙探索


如果真的用光速代入狭义相对论的时间膨胀公式,那么宇航员的年龄确实没有变。但这并不合理,因为宇航员以及他所在的飞船是具有质量的,因此限制了他们达到光速,顶多是无限逼近。

下面这个就是狭义相对论的时间膨胀公式

其中△T是宇航员经历的时间,△t是地球经历的时间(100年),v是飞船速度,c是光速

由于v是无限接近光速的,所有根号式的极限是零,因此宇航员经历的时间也几乎是零。

虽然这些结论看似违背常识,但这就是逻辑加数学推演出的结论,并且都是有实验支撑的(不过当然不是那种星际航行),并且狭义相对论也可以和量子力学统一到一起。

我们常说的相对论与量子力学不可融合,是指广义相对论和量子力学的矛盾

,就比如引力的解释,广义相对论认为那是时空弯曲的表现,而量子力学则认为存在引力子,虽然目前一直没有被测验发现。所以目前描述宇宙最好的理论依旧是广义相对论。

期待您的点评和关注哦!


赛先生科普


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!


手机用户6317928095


假设条件成立,宇航员以光速离开地球100年,走时30岁,回到地球他依然30岁。

一个飞行员假如真的以光速离开,地球上不管过多少年,千年万年,在宇航员回来后,对他本人来说就跟没有离开一样,因为他的时间停止了。对他来说甚至来不及眨下眼睛,眼前的一切都变了样子。

在他看来,地球的变化比电视画面的切换都要快,因为他根本就没有离开,也没有经过哪怕0.000000000秒,一切都是突然的改变。

稍微调整下题主的问题,因为即便是在理论层面上问题中的假设也不成立。假设宇航员以无限接近光速离开地球100年,走时30岁,回到地球他的岁数是?

说岁数不恰当,用时间来说比较合适。

比如你就是那个30岁宇航员,乘坐一艘无限接近光速的飞船离开地球,在你离开时和自己的妻子、刚出生的儿子拍照留念。

飞船起飞后,你给自己倒上一杯茶水,悠闲的刚喝下一口,飞船内的智能系统提醒道,“飞船旅行结束,已回到地球”。

你有点惊讶,带着疑惑走下了飞船。瞬间被眼前的一切震惊了,前来迎接你的是个70多岁的老者。老者手中拿着一张泛黄的老照片,照片上的人正是你刚才不久和妻子儿子的合影。

你看那个70多岁的老者相貌和你有些相似,但还是问道:你是谁?照片怎么在你手中?

那老者说道:照片上的人是我的爷爷奶奶和父亲。

经过核对,你发现这个70多岁的老者是你的孙子,而你的妻子和儿子早就去世了,因为你只是喝了一口茶水的时间,地球上已经过去了100年,儿子长大、结婚、生子,并把照片传给了他的儿子,就是在这里等你的老者。


你不服,不相信眼见的事实,你以为你穿越到了未来世界,或者穿越到了平行宇宙,这一定不是你原来离开的地球。

所以你再一次的启动飞船,这一次你命令飞船多飞一会儿再回去。

这一次你喝了好多口茶水,直到将一杯茶全部喝光,飞船的智能系统再一次传来提示音:旅行结束,已回到地球。

你怀着忐忑的心情走下了飞船,当你再一次看到眼前的景物时,震撼的场面实在接受不了,因为你来到了一个满目疮痍的世界,没有人类,也没有大型的生物,只有一些丑陋的虫子在地上爬来爬去,在低空嗡嗡的飞过。

你回到飞船,质问飞船智能系统是不是又搞错地方了?

飞船系统告诉你,地球已经过去了几千年,在离开不就,某岛国偷偷的制造了好多核武器,军国主义复发,引发了全球核战,毁灭了所有的人类,大型动植物,只剩下了生命力顽强的虫子,和低矮的植物。

你实在接受不了这个事实,对飞船大吼:我要回到过去,回到一杯茶前的那个地球。

飞船智能系统冷冰冰的回道:是在抱歉,要想回到过去,必须使飞船速度超越光速才可以,目前只能以无限接近光速的速度飞行。

你瞬间崩溃,万念俱灰,大骂当初制造这飞船的科学家,更加懊悔主动申请当第一个试飞员。


一史糊涂馆


答:如果宇航员的参考系受相对论效应影响的话,在不考虑加速、减速和掉头的理想情况下,题设说法是正确的!


这是狭义相对论的基本推论,时间是相对论的,宇航员相对于地球的速度越大,那么宇航员相对于地球参考系的时间流逝速度也越慢,当飞船无限接近光速时,飞船内的时间就几乎停止了。

实际上,宏观物体的速度无法利用传统加速达到光速,因为相对论指出,无限接近光速的物体,需要注入的能量也接近无限大,这在现实生活中是行不通的。


需要指出的是,时间流逝速度是相对的,在光速飞船内的宇航员,根本不会感受到自己的时间在变慢,因为飞船内一切事物的时间都变慢了,包括宇航员的新陈代谢、计算机、物质半衰期等等。

宇航员只会觉得他只用了一瞬间,就走过了很远的距离,时间流逝速度和飞船的速度有关,:0.9倍光速时,时间缩短2.29倍;0.9999倍光速时,时间缩短70倍,0.99999999999倍光速时,时间缩短70万倍。


但是在实际中,我们不得不考虑一个客观问题,就是宇航员离开地球后再回到地球,必定会经历加速、减速和掉头的过程,该过程中存在加速度,属于非惯性系问题,只有广义相对论才能解决,否则将导致双生子佯谬。

另外,类似空间曲速这样的飞行技术,因为本身绕过了光速不变原理,使得这样的飞船内不受狭义相对论效应的影响,结果和题设自然就存在差异,当然目前只是科学幻想。


好啦!我的答案就到这里,喜欢我们答案的读者朋友,记得点击关注我们——艾伯史密斯!


艾伯史密斯



以光速离开100“地球年”回来后的宇航员年龄是不会有变化的,因为100地球年对光速飞行的宇航员来说就是几个小时而已,也就是说宇航员在飞船上睡个觉,地球上就已经过去了一个世纪,颇有“天上一天地上一年”的味道。

造成这种原因的就是爱因斯坦的广义相对论,广义相对论认为物体的运动速度越快,时间流逝速度就会越慢,我们现在卫星上的时间要比地球上的时间慢一丢丢。


如果一个飞船的运动速度达到光速,那么里面宇航员的时间在地球上的人看来就是停止的,但是宇航员本身的时间还是正常流失的,只不过地球上的人看不出来而已,也就是说宇航员如果以光速飞100年的话,一样会老死。

但题目中是100地球年,而光速飞行下的宇航员就可以利用时间膨胀效应在几小时内穿越到100地球年之后。

不过题目中的光速离开100个地球年永远都实现不了,因为我们的宇宙中除了光以外没有任何物体可以达到光速,只能无限接近而不能到达,但无限接近光速和达到光速对宇航员穿越到未来都没有什么影响,如果无限接近光速飞行,那么也能在几个小时内穿越到100个地球年之后。

广义相对论也只能我们穿越到未来,想制造出时光机回到过去的话,人类这辈子估计只能在梦里实现了,毕竟我们宇宙的时间箭头是不可能倒着走的,你不能让已经变成碎片的杯子自动恢复原状。


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