假如从地球到10光年外的地方,飞船以光速飞行,飞船上人会不会瞬间就到了?

荣耀之巅1990


答:如果你的飞船真能达到光速,那么恭喜你,无论你飞往宇宙的哪里,对飞船内的人来说都是一瞬间。你将体验地上一天,天上一年,甚至万年的神奇之旅。


飞船以光速运行,那么飞过X光年的距离,自然也就需要X年(不考虑宇宙膨胀),不过这是地球参考系的结论,也是很多人能想到的结果。

但是在相对论中,时间是相对的,地球过了X年,在飞船内会有所不同;因为时间流逝速度和相对速度有关,飞船在地球上加速到光速,那么飞船内的时间就几乎停止了,无论飞船走了多远,对飞船内来说都是一瞬间。


这叫做相对论时间膨胀效应,不同参考系的时间流逝速度,和两者的相对速度有关;时间可以被拉长,也可以被压缩,就是不能倒流。

这就是相对速度达到光速后的效果,而且该现象也得到了许多实验的验证,比如μ子衰变实验。

μ子的半衰期为2.2μs,当宇宙射线撞击到地球大气层时,会产生许多μ子,根据计算,μ子的产生高度和平均寿命,是几乎不可能到达地面的;实际上,科学家在地面也能检测到大量的μ子。

合理的解释为:μ子相对于地球高速运动,所以μ子在地球参考系中的存在寿命,会因为时间膨胀效应而延长,延长寿命后的部分μ子,就能够到达地面。


除此之外,科学家把两台高精度铯原子钟,利用飞机朝着相反方向运动,最后再对比两台原子钟的时间,会发现时间不一致,而差异正是相对论效应导致的,实验数据也和相对论预言相符合。


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艾伯史密斯


有些人可能对这个题目感到不屑一顾,因为从地球到10光年以外的地方,用光速飞行不就是需要10年的时间嘛,怎么又会扯到瞬间呢?事实上,这个问题没那么简单,需要涉及到相对论,因为不同参照系的时间流逝速率是不一样的。尤其是在接近光速运动的情况下,时间膨胀效应将会变得不可忽略。

为了讨论方便,这里假设10光年外的目的地是仙女座HH,这颗恒星与地球的距离差不多是10光年。

根据狭义相对论,时间和空间都是相对论的概念,与参照系的选择有关。仙女座HH距离地球10光年,这是从地球参照系的角度所测出的距离。因此,从地球参照系看来,如果以接近光速的速度(狭义相对论禁止有静止质量的物体以光速运动)从地球飞到仙女座HH,飞行时间差不多就是10年。

然而,对于相对地球做亚光速运动的宇宙飞船参照系来说,从地球飞到仙女座HH的距离不是10光年,飞行时间也不是10年。根据狭义相对论(考虑惯性参照系的情况),宇宙飞船参照系的时间ΔT和地球参照系的时间Δt有着下述关系:

其中v表示宇宙飞船相对地球运动的速度,c表示光速。

举个例子,如果宇宙飞船相对地球的速度到光速的99.99999625%,对于飞船上的人来说,从地球飞到仙女座HH只要一天的时间。而当宇宙飞船相对地球的速度无限趋于光速时,飞船上所经历的时间就会趋于零,所以飞船上的人就会觉得几乎是一瞬间就能从地球飞到仙女座HH。当太空旅行者回到地球后,他们还是出发之前的样子,但地球上的时间将会过去至少20年。

由于时间膨胀效应在低速下非常微弱,所以我们在生活中无法感知到。但对时间极为敏感的定位卫星需要考虑这种影响,所以只要我们使用定位卫星,就会涉及到相对论。


火星一号



我清楚的记得在刘慈欣的《微纪元》中,担负着为人类寻找第二地球的近似光速飞船“方舟号”航行了23年的时间,中间经历了多次减速以接受地球发来的电磁波信息,但是断断续续的23年过去之后,地球上已经过去了两万五千年,人类灭亡,方舟号驾驶员成为了宇宙中唯一的宏人类。

暂且不论刘慈欣的科幻小说,单单是接近光速飞行后时间变慢这一点就是得到科学证实的,而科幻小说包括现实世界中,人类最多只能制造出无限接近光速却达不到光速的飞船,这是因为速度越快质量就越大,因而必须用更大的能量去推动更大的质量,让一个有静止质量的物体达到光速就需要无限大的能量,所以真正的光速飞船可能永远都造不出来。


虽然我们没有光速飞船,但是速度越快时间越慢的“钟慢效应”确实早就得到证实的,现在天上飞到卫星都是根据时间膨胀效应调整了时间的,不然卫星上的时间会比地球上慢一丢丢,不调整的话时间一长导航卫星就不能用了。

那么既然速度越快时间越慢,那么理想情况下当速度达到光速之后,光速飞船上的时间在地球上人类看来就是静止的,这是因为参考系的不同而导致的,但是真光速飞船的驾驶员的时间仍然是正常的,也就是说一个普通人驾驶真光速飞船100年照样会老死。

在地球上的人类看来光速飞船里的人是静止的, 并且飞船飞了10年才到达10光年之外,但是在光速飞船上的人看来自己是一瞬间到达10光年外的地方的,只不过地球人类此时已经老了10岁。


宇宙探索未解之迷


假如从地球到10光年外的地方,飞船以光速飞行,飞船上人会不会瞬间就到了?

这其实还得看是这个感觉的人处在什么位置!假如在飞船上拿着秒表掐时间的,一般的情况就是按下秒表计时开始这个0还没变成1的时候,10光年以外就到了.....

这一点是否很神奇?其实一点都不,因为光速下在飞船中的时间外界看来是停滞的,无论去到哪里这时间都是0,连一个普朗克时间都不会过去....因此光速飞船中计时秒表那个0永远都不会跳到1,除非已经到达目的地速度静止或者退出光速!

这在过程中,最关键的是时间,它是一个弹性的元素,可以被拉伸,甚至停滞,但他唯一不能的就是倒流!而光速则是将这个元素拉伸到了停滞状态!

而极度接近光速,则能形成时间上的钟慢效应,比如欧洲强子对撞机能加速到光速的99.999999%,那么如果那一束质子流是一艘微型飞船的话,它的时间会比地球上慢7071倍!

但无论以什么速度到达目的地,在地球上看来所经过的时间比如光速下的时间为:T=L/V=10光年/光速=10年!因为地球是外部观测者,飞船的光速时间体系无法影响到地球!


星辰大海路上的种花家


这种说法乍一听让人觉得会很怪异,如果可以光速飞行十光年,简单的除法距离除速度那就需要十年的时间,那么为什么会有瞬间到达的说法?

在相对论之前上边的说法就是对的,即使到现在绝对时空的观念也是深入人心。狭义相对论认为物体的运动速度会影响它自身的时间流逝速度,运动速度越快时间流逝速度越慢,直到等于光速的时候时间就慢到停止了。


有个前提有静止质量的物质达不到光速,所以说题中这艘飞船理论上达不到光速,当时我们可以让它无限接近于光速,这种说法虽然现在的技术上达不到但理论可行。也就是飞船中的人经历的时间几乎是不流逝的,十光年的距离在地球上来看它光速需要飞行十年,但是飞船中的人可能连一秒钟都没有经历过。

这就是狭义相对论的时间膨胀效应,在广义相对论中引力的大小(时空弯曲的程度)也会影响时间流逝速度,总之相对论的出现彻底打破了牛顿的绝对时空观。你我的时间在一些情况下真的可能不一样。


简单回答,这里是科学黑洞,感谢你们的关注与点评。


科学黑洞


关于光速飞行我无论如何也理解不了什么天上一日地上一年类似的说法,如果两个人一个不动,另一个以光速飞离,作为一个普通人,我能理解的就是,在不动的人眼里动的人一下子就没了,应为我们能看见的东西都是物体反射的光影,当以光速飞离,没有光到达飞走的那个人体,也就不存在反射,没有反射,不动的那个人就看不见动的那个人。反之,由于飞走的那个人一直会看着不动的那个人的一个光影,这个光影呈静止状态,就像一张照片。当然,光有发散现象,可能这个光影会慢慢变大直至消散。

对于飞走的那个人,由于距离是客观的,光速也是客观的,所以十光年的距离,光速当然要飞十年。


东方话唠


简单说,会瞬间到达!

当然,飞船不可能以光速飞行,理论上可以无限接近光速,越是接近光速,越能感觉到到瞬间的效果!

一切都是基于爱因斯坦相对论!

对于地球上的人来说,当然不会瞬间到达。在地球上看,距离10光年,速度无限接近光速,所用时间很容易计算,路程除以速度,就是10年多一点!

但是对于飞船上的人来说,由于速度太快接近光速,时间膨胀和尺缩效应就非常明显(不再详述,可以见到搜索了解狭义相对论方程组),下面的公式可以见到计算飞船所用时间:

一种大写T代表飞船时间,小写t代表地球时间!

为什么会有如此时间转换?就是因为我们所在的时空不是绝对的,而是相对的,会受到速度影响。通常情况下由于我们生活中的速度相对光速太慢了,时间膨胀和尺缩效应可以忽略不计!

记得走位物理学家说过一句话:如果你对时间膨胀效应还是不理解,可以肯定的是你还在用绝对时空观的思维方式去思考相对时空观,虽然认为你没有,但实际上你不由自主地会陷入绝对时空观的思维方式中不能自拔!

举个例子,就问题而言,一颗天体距离地球10光年,地球上的飞船以亚光速飞向那颗天体,对于飞船来说,在加速到亚光速的瞬间,那颗天体与地球的距离不再是10光年,而是1光年(甚至更短,取决于飞船速度)!

说白了,亚光速飞行的飞船所处的时空与地球所处的时空不是同一个时空!这就是相对时空观,记住参照系很重要,很多时候之所以我们无法理解,就是因为在两个不同的惯性参照系中看待一个事物!建议先去详细了解下洛伦兹变换,就会对狭义相对论有更深刻的理解!


宇宙探索


这种问题也能问出来??????脑子呢?


BPDNG


也要10年啊!10光年之外是距离、就是光走10年的距离、然后我们以光速的速度飞过去、刚好10年!

在具体点就是10光年外的实际距离是38万公里×60秒×24小时×365天×10年=199728000公里!这是10光年的距离!

然后光速是每秒38万公里!就是199728000÷38=秒÷60=分÷24=天÷365=年


太阳系长兼地球名誉球长


确实是这么一回事儿,我们先假设飞船可以以光速飞行,那么在狭义相对论中,飞船运动的速度变快,飞船系的时间流逝就变慢,且速度越快,时间流逝的就越慢,接近光速时,时间流逝趋近于停止,由此我们可以推断在达到光速时,飞船系的时间流逝静止,时间不再流逝,虽然达到光速,这在现在的物理学中不被允许。

依照题意会出现下面这样的情况:

飞船从地球飞向10光年外的星球,如果飞船起飞时是公元3000年元旦,这是地球上的时间,那么当飞船抵达目的地时,地球上的时间是公元3010年元旦。

不过,对于飞船内部的乘客来说,他们的感觉是刚刚在飞船加速至光速时,就要减速了,因为已经到达了目的地,确实对于他们来说只过去了一瞬间。这就体现出了飞船系与地球系时间流逝的相对性。

个人浅见,欢迎评论!


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