03.05 假如一個人以光速飛行,多久可以穿越宇宙?

小莊兄477


人類從古至今,從未停止過對未知的探索,從對地球懵懵懂懂,到現在的航空航天空間站的建立,我們的步伐一直不斷擴大,有人就好奇了,宇宙到底有多大?它有盡頭嗎?

我們都知道,地球是銀河系中的一個小星球,而銀河系是本星系群中的一個小星系,本星系群也只是室女座超星系團中的一個星系群,再向外還有本超級星系團、總星系。

我們以地球為中心,可觀測到的距離為460億光年,而可觀宇宙的總距離在930億光年,至於比可觀宇宙更遠的距離。

至於宇宙的邊緣到底是怎樣的,或者宇宙到底有多大,目前地球星人暫時都無法回答這個問題。

那地球對於這個可觀宇宙來說,是怎樣的比例呢?如同地球與一粒砂礫,對於無法觀測的宇宙,科學家有很多假說,比如無窮宇宙——即宇宙有無限大的空間,宇宙屬於平行宇宙,存在不同的分身。

再比如泡沫宇宙,認為宇宙是均勻交替、上下排列的泡沫,而我們的宇宙只是其中之一,除此之外,還有大反彈、M理論等…

很多科學家都認為存在著平行宇宙,更是不惜折磨一隻貓,來讓人們理解這個理論,這也就是“薛定諤的貓”——

把貓放進50%會釋放毒氣的箱子裡,沒有開箱就不會有結果,開箱就有兩種結果:貓死或者活。

同樣的道理,我們沒有觀測平行宇宙時,不存在坍縮,開箱後,就會出現分裂,死貓或活貓,一邊的貓是死的,另一個宇宙貓就會是活的。

不知道這麼說,題主能不能看懂,假如按照這樣的理論,本人就該是薛定諤的美女了~


潘彩蛋


理論上“他”永遠也無法穿越宇宙

“他”只能在宇宙內遨遊,而題目中的宇宙是我們目前可觀測宇宙,宇宙之外什麼也不知道。

我要先把愛因斯坦相對論搬出來,根據相對論,沒有任何具有質量的物質能夠達到光的速度,題目這裡是假設一個人以光速飛行,這個人是不存在的,所以我的他打了引號就是這個原因。

具有質量的物質無論怎樣加速都之只能接近光速,越接近光速所需的能量就越大,如果一個人以光速飛行,別說穿越宇宙了,就算把宇宙能量加起來,也達不到光速。

所以我們就把人改為光,不改變題目的意思:假如一束光從地球發射出去,多久可以穿越宇宙?

那麼對於光本身來說,它就沒有用時間。

假如你是一個光子,在太陽上被創造出來後,一直到我眼睛裡被我吸收,你所用的時間就是0。作為一個光子,你遨遊宇宙中任何地方都不會花時間,任何地方的距離對你來說都是零。

光速只是被人為定義的,所以我們完全可以把光速看成是宇宙中最快的速度。

好了那麼來看看他為什麼無法穿越宇宙

可觀測宇宙為930億光年,半徑就是465億光年,那對於地球來看,他要穿越可觀測宇宙,所以光要到宇宙邊緣看上去需要465億年,其實不是。

為什麼宇宙年齡是138億年,而可觀測宇宙是半徑是465億光年呢?

因為根據大爆炸理論,宇宙開始於138億年前。接著宇宙在迅速的膨脹,而且是超光速的膨脹,膨脹到今天,可觀測宇宙有465億光年了,膨脹速度越來越快,永遠也沒辦法到達可觀測宇宙邊緣了。

所以一束光想到穿過宇宙邊緣理論上是不可能的。


量子貓



實際上我們應該加深理解光速不變原理的實質和精髓,光速不變原理和相對性原理共同推導出狹義相對論,表面看兩個原理是相牴觸的,因為這是基於伽利略相對性原理的考量,而伽利略相對性原理只是一個空間相對性的原理,並沒有考慮時間的相對性,所以是一個不完善的原理。而狹義相對性原理則充分考慮了時間的相對性,並揭示了相對性原理的深層原因就是光速不變原理,因此光速不變原理才是第一原理,它是宇宙的基本法則。光速不變原理可以這樣來理解:就是你無論相對於某一個慣性系有多快的速度,甚至大於30萬公里/秒的速度(這只是打個比方,實際上根本達不到),光對於你來說仍然是光速,你仍然追不上光,光速對任何慣性系是不變的。所以達到光速或超光速不是簡單的達到一個數字即可。這才是光速限制原理的實質。光及光速和時空有著深刻的內在聯繫。所以我們還是老老實實接受不能超光速甚至達到光速的現實吧。


回到題目,如果你只是假定這個人以真空中的光速,大約30萬公里/秒的速度來飛行(儘管這樣也是達不到的),而不是假定已經追上光了。那我可以給你答案:在地球的觀察者眼裡,這個光速飛行的人和光一樣快。目前可觀測宇宙有930億光年,假如咱們把穿越可觀測宇宙當作穿越宇宙,那麼這個人需要930億年。


不,先不要高興太早,這個時間是假定宇宙是靜態的基礎上算出來的,並沒有考慮宇宙的膨脹。據科學家證明現在的宇宙正在超光速膨脹,因為宇宙的年齡為138億歲,宇宙即使以光速膨脹,宇宙的直徑也不會超過276億光年,可現在足有930億光年,說明宇宙正在超光速膨脹,大家一定奇怪,不是不允許超光速嗎?怎麼宇宙可以超光速?

原來宇宙的膨脹是空間自身的膨脹,並不是宇宙在空間膨脹,光速限制的是物體在空間的運動,而空間自身的膨脹是不受光速限制的。所以只要宇宙繼續超光速膨脹,這個以光速飛行的人永遠也穿越不了宇宙,不論多長時間,這是在地面人的時間。在這個光速飛行人看來光對於他來說仍然是光速。時間對於他來說還在流逝,本來宇宙如果不膨脹的話,他用不了930億年就會穿越宇宙,但現在他永遠也追不上膨脹的宇宙,所以他的時間也是無限。


那如果咱們腦洞一下。人真追上了光,會用多長時間穿越宇宙,答案應該是不需要任何時間,因為人瞬間突破宇宙了,探知了宇宙所有天機,宇宙在他面前沒有任何秘密了,宇宙在他面前崩塌了。更何況一個小小的穿越。而對於地面觀察者來說,這人永遠的消失了。


物原愛牛毛1


假如一個人以光速飛行,多久可以穿越宇宙?

看來速度依然是人類最為嚮往的方向之一,而光速則應該是終極目標,悟空問題中光速相關的問題目測佔了10%以上....回到問題,我們可觀測宇宙月930億光年大小,我們不考慮宇宙是否有邊界、也不考慮空間彎曲等問題,僅僅以距離作為參考,看需要多久才能穿過宇宙!

從太陽系到整個可觀測宇宙的大小

理論上分析,當某個人以光速飛行時,地面觀測體系看來,他的時間已經停滯,因此對於光速飛行的人員來講,他穿過整個宇宙並沒有花什麼時間,出發即到達!只是出發出時候看到的宇宙盡頭與到達的時候看到的宇宙盡頭並不一樣,但就如兩張不同的照片切換了一下,而且切換的時間為0。對於光速成員來說,宇宙是否膨脹,宇宙有多大並沒有什麼關係!

從地面人員觀測來看,光速飛行的乘員花了930億年,當然是在假定宇宙不膨脹的情況下,如果宇宙在以超光速膨脹,那麼他也許永遠都飛不到盡頭!

或者您也可以動手自己算一下,公式也很簡單:

t為地面參考系時間,T為光速飛船參考時間,V為速度,C為光速!

應該挺好玩的,不妨算一算!


星辰大海路上的種花家


答:如果此時相對論還未失效的話,對於這個光速飛行的人來說,時間將會停止;如果考慮宇宙膨脹效應,他永遠也穿越不了宇宙。


首先,相對論表示,光速參考系的時間,相對於其他參考系而言是停止的,所以對這個光速飛行的人來說,沒有時間可言。



另外,站在旁觀者的角度,考慮這個光速飛行的人,我們可觀察宇宙直徑是930億光年,如果不考慮宇宙膨脹效應,需要930億年才會穿越可觀察宇宙;如果整個宇宙是無限的,他將永遠穿越不了宇宙。


另外,如果考慮宇宙膨脹效應,那麼也將永遠無法超越宇宙;根據大爆炸模型,目前宇宙的膨脹速度為每百萬秒差距68公里/秒,大約140億光年的相對膨脹速度就達到了光速,而且還在加速膨脹。



所以,目前以光速出發,將永遠穿越不了宇宙,因為你的速度,還沒有宇宙兩端的膨脹速度快,除非今後哪一天,宇宙反向收縮或者膨脹速度減慢。



當然,以上只是在光速飛行的假設下討論,根據相對論描述,實體物質不可能達到光速的,至少目前的理論下不可能。


好啦!我的答案就到這裡,喜歡我們答案的讀者朋友,記得點擊關注我們——艾伯史密斯!


艾伯史密斯


首先來說,關於宇宙大小和光速飛行的問題一直以來都是人們熱議的話題,其實兩個問題有很多相似之處,也可以說本質上是一樣的。但問題的最終答案或許因為我們生活在地球這個狹小的空間內造成我們認知的巨大侷限性,就有如古代的人們問:如果沿著地球一直向前走,最終會到達什麼地方?

現在你還會問這個問題嗎?顯然不會,為什麼?因為我們早已跳出地球這個狹小的空間,不再“身在其中”,於是有了“一覽眾山小”的感覺,一切豁然開朗,也不需要什麼理論數學等方面的複雜計算!

所以說,你提出的問題本質上和上千年之前人類對地球大小的困惑非常相似,不管怎樣,還是要說下自己的觀點。

假如以光速飛行(實際上做不到,只能無限接近),不是多久能穿越宇宙的問題,而是根本穿越不了宇宙。因為宇宙本身的定義就是萬事萬物的總和,我們理解的宇宙多數情況下是可觀測宇宙,而宇宙的實際大小或遠遠超過可觀測宇宙的大小。

即使可觀測宇宙,直徑也可以達到恐怖的900億光年,更不可思議的是,如今的宇宙仍然在加速膨脹,膨脹速度超過光速,這意味著即使你以光速飛行,總會有一些地方你是到達不了的。

同時,愛因斯坦的廣義相對論告訴我們,我們所在的時空結構具有伸縮和變形的性質,就猶如一塊彈性布料,甚至可以被撕裂,這就意味著,即使在你眼裡你是沿著直線光速前行,實際上你是沿著時空做曲線飛行,就猶如古代人類沿著地球一直前進的感覺一樣。

而結果就是,即使你能以光速一直飛行下去,你永遠逃離不了我們這個四維時空,最終甚至有一定幾率回到你的出發點。

當然,現代物理學領域也出現了很多理論上的新名詞,比如暗物質,暗能量,黑洞,蟲洞,平行宇宙等概念,特別是蟲洞的概念更是讓無數宇宙愛好者充滿遐想,甚至有物理學家提出蟲洞可能就是通往平行宇宙的通道。不過不得不承認,這樣的理論更多的還屬於科幻領域。

而更前沿的弦理論和M理論告訴我們宇宙遠不只有四個維度(三維空間+時間),應該有多達10個維度,而高維度的存在方式更是讓很多人摸不著頭腦。或許有一天當人類的科技水平達到輕鬆進入其他高維度時,跳出我們所在的四維宇宙世界到一個更廣闊的空間時,能否穿越宇宙這樣的問題便會迎刃而解,一切豁然開朗!


宇宙探索


這要看這個時間是對誰而言了,如果說是對那個以光速飛行的人來說,由於他的時間是停止的,一剎那便是永恆。因此,如果宇宙的範圍按照我們已探測到的920億光年來算的話,對他而言,如果不算加速度,其實也就過了一兩秒。


而如果這個時間是對地球上的人來說的話,理論上是要經過920億年才能穿越整個宇宙。但由於我們的宇宙並非平直的,而是在各類天體的引力作用下變得扭曲。

因此,從宇宙的一頭穿越到另外一頭也不可能走出一條直線來。中間而可能需要避開一些大型天體,或者進入某些彎曲的空間,這些都需要花費不少時間。但是另一方面,我們也許又會找到像蟲洞那樣的捷徑,大大縮短穿越所需要的時間。但總的來說,想要統計出一個準確的時間來很難。



再者說,以上不過是我們所推測出來的宇宙範圍,真實的宇宙到底有多大我們依然不能下定論,一切都只不過是推測罷了。。。


洪一下


如果能以光速飛行,那麼物理定律就不是這樣的,宇宙也不可能是這樣的,說不定連宇宙都沒有。

好吧,我們只是假設一下人能以光速飛行:

如果以光速旅行,我真不知道以地球上的時間需要多久,才能穿越宇宙。但是我知道旅行者的時間過了多久。

根據狹義相對論的時間膨脹效應,運動中的物體時間會減慢,越接近光速時間就越慢,到達光速時間就停止了。

即使是這樣,光速旅行者也可能無法穿越宇宙,因為宇宙可能是“有限無邊”的。就像行走在地球上的人一樣,永遠到達不了地球的邊緣。

所以,光速旅行者會旅行到時間的盡頭,這就是熱寂,這也是宇宙的末日,宇宙冷卻到比絕對零度高了一點點的溫度。沒有光,沒有熱,除了在虛空中不時產生的一對虛粒子,在產生的同時就相互湮滅了,就再也找不到一點“活”的跡象。而對於光速旅行者而言,這只是一瞬間就到達了……


講科學堂


要麼永遠不可以,要麼0秒穿越。

按照狹義相對論,光速下是不走時的,穿越多遠距離都是秒到。

但假如宇宙加速膨脹停不下來,就永遠穿越不了┐(´-`)┌


星宇飄零2099


廣義的宇宙是萬物的總稱,是時間和空間的統一。狹義的宇宙是地球大氣層以外的空間和物質。


廣義的宇宙到底有多大?是否有無邊際?目前來講人類還無以定義,因為宇宙的體量實在是太寵大了!寵大到超越了人類可觀察到的視線距離。而狹義的宇宙就不同了,它是目前人類通過宇宙微波背景輻射所能觀察到的宇宙最遠最大的空間範圍值,目前已確認狹義的宇宙空間直徑約為930億光年(光年是距離單位,1光年就是光在真空中傳播需1年時間經過的距離)。根據奇點大爆炸理論說,我們的宇宙最早誕生於137億年前,並且至今仍在膨脹中。


從以上的宇宙學資料我們已瞭解,廣義的宇宙超越了人類的認知範圍,目前還沒有定義它到底有多大,個人以為應是廣袤無垠的,所以目前宇宙學知識才會給予它萬物的總稱,一切空間和時間的統一的模糊概念。如果是這樣的宇宙概念,我認為如果一個人即使駕駛光速飛行器飛行,他也是永遠無法穿越宇宙的。


從狹義宇宙的定義我們也可以看出,雖然有空間範圍的大概定義值,但是我們不應忽略一點,那就是微波背景觀察到的宇宙範圍仍在膨脹中,科學家們認為很可能是以超光速在膨脹。因為古老光子在宇宙中永遠在飛奔,卻又無法到達宇宙的邊緣。如果到達邊緣,就會有光線返回被人類發現。這充分說明,我們的宇宙其膨脹速度是超光速的。如果是這種情形,那麼這個人駕駛光速飛行器也是無法穿越我們所定義的宇宙範圍的。因為連光子都追不上宇宙的膨脹速度,更何況駕駛光速宇宙飛船了,支持宇宙飛船的能源不可能是無限的。因此而言,我的最終結論是:如果一個人以光速飛行(光速飛行器),他是永遠無法穿越宇宙的!謝謝大家的瀏覽!謝謝悟空問答的邀請!


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