03.05 宇航員以光速離開地球100地球年,走時30歲,回到地球他還是30歲嗎?

手機用戶54967453578


如果按你的要求進行,確實是的,回到地球時還是30歲。光速下相對時間停止了。但他其實是不可能以光速運動的,理論上也只能無限趨近於光速。

不過實際上以光速和以無限趨近於光速運動,在相對時間上其實沒啥差別,一個是靜止,一個是無限趨近於靜止,所以我們就沒必要把它們區分清楚了。就按你的要求,當他光速離開的吧,反正你也解釋不了他如何達到無限接近光速🙄

看了有人說光速出去就回不來了,其實是可以回來的,你可以一直,光速離開,不需要減速就可以折返,條件是你要找到幾顆超大質量黑洞,然後從它們半徑1.5倍外路過,黑洞引力場會把你的路徑彎曲,彎曲幾次後你就可以在不減速的情況之下就可以返回地球。

由於黑洞附近也存在嚴重的引力時間膨脹,所以需要多幾個黑洞以使飛船經過時可以儘可能遠離黑洞,而超大質量黑洞可以在路過時可以距離奇點足夠遠,不致被潮汐力撕碎。



至於回到地球后怎樣減速那就是另一個故事了(◔◡◔)


星宇飄零2099


答:本題中涉及的主要理論是愛因斯坦的狹義相對論,簡單說就是時間膨脹效應。


以下要基於狹義相對論進行解釋,所以首先要說宇航員達不到光速。宇航員以無限接近光速離開地球過了100年,如果這個時間算作宇航員的100年時間,同時這個宇航員可以活到那麼大歲數,那麼他返回地球的時候就是130歲,沒有具體算過,地球一定已經是滄海桑田。
第二種情況是地球的100年時間,根據愛因斯坦的狹義相對論的時間膨脹效應,這個宇航員的時間是膨脹的,也就是說他的時間流逝速度很慢,可能僅僅過去了1年或者一個月(沒有計算過),也就是說他返回地球的時候依舊那麼年輕,幾乎歲數沒變,但是地球上已經經過了100年。以下是時間膨脹效應公式:



簡單理解就是運動速度影響了時間流逝速度,對於光子來說時間就是靜止的可以說是沒有時間概念。



科學黑洞



以光速離開100“地球年”回來後的宇航員年齡是不會有變化的,因為100地球年對光速飛行的宇航員來說就是幾個小時而已,也就是說宇航員在飛船上睡個覺,地球上就已經過去了一個世紀,頗有“天上一天地上一年”的味道。

造成這種原因的就是愛因斯坦的廣義相對論,廣義相對論認為物體的運動速度越快,時間流逝速度就會越慢,我們現在衛星上的時間要比地球上的時間慢一丟丟。


如果一個飛船的運動速度達到光速,那麼裡面宇航員的時間在地球上的人看來就是停止的,但是宇航員本身的時間還是正常流失的,只不過地球上的人看不出來而已,也就是說宇航員如果以光速飛100年的話,一樣會老死。

但題目中是100地球年,而光速飛行下的宇航員就可以利用時間膨脹效應在幾小時內穿越到100地球年之後。

不過題目中的光速離開100個地球年永遠都實現不了,因為我們的宇宙中除了光以外沒有任何物體可以達到光速,只能無限接近而不能到達,但無限接近光速和達到光速對宇航員穿越到未來都沒有什麼影響,如果無限接近光速飛行,那麼也能在幾個小時內穿越到100個地球年之後。

廣義相對論也只能我們穿越到未來,想製造出時光機回到過去的話,人類這輩子估計只能在夢裡實現了,畢竟我們宇宙的時間箭頭是不可能倒著走的,你不能讓已經變成碎片的杯子自動恢復原狀。


宇宙探索未解之迷


如果真的用光速代入狹義相對論的時間膨脹公式,那麼宇航員的年齡確實沒有變。但這並不合理,因為宇航員以及他所在的飛船是具有質量的,因此限制了他們達到光速,頂多是無限逼近。

下面這個就是狹義相對論的時間膨脹公式

其中△T是宇航員經歷的時間,△t是地球經歷的時間(100年),v是飛船速度,c是光速

由於v是無限接近光速的,所有根號式的極限是零,因此宇航員經歷的時間也幾乎是零。

雖然這些結論看似違背常識,但這就是邏輯加數學推演出的結論,並且都是有實驗支撐的(不過當然不是那種星際航行),並且狹義相對論也可以和量子力學統一到一起。

我們常說的相對論與量子力學不可融合,是指廣義相對論和量子力學的矛盾,就比如引力的解釋,廣義相對論認為那是時空彎曲的表現,而量子力學則認為存在引力子,雖然目前一直沒有被測驗發現。所以目前描述宇宙最好的理論依舊是廣義相對論。

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賽先生科普


首先說明,在這個已知的宇宙中,無論是宇航員駕駛飛船也好,還是其它物質也好,凡是有靜止質量的物質都不能在這個宇宙中達到光速,更別提超越光速了,這隻能是幻想。

然,並不是說人類以後就沒辦法進行星際探索了,可以藉助於其它辦法,因為光速即便很快,但是在如今的宇宙尺度上看來,不是那麼的快。

類似於如今科幻設想中的星際航行就比較的迅速,可以利用時空的特性達到光速的幾十倍甚至更高,當然並不是說飛船真正的速度超越了光速,只是利用時空的特性而已,比如曲速、翹曲空間、蟲洞(難度較大)、“超空間躍遷”等等。

如果人類在未來可以實現其中的一種方法,那麼那時候的人類文明應該就是三級文明瞭,在宇宙中,肯定是暢通無阻的。

題目中說到,以光速運動,那麼時間的流逝就停止了,所以這位宇航員歲數不變,依然是30歲,但是對於外界而言,已是歲月萬千、光陰似箭、日月如梭、滄海桑田、海枯石爛了,所以從這點就可以看出來了,即便是按照這種方法,也不如上面我提到的那幾種科幻想法好,因為,用那幾個方法,外面並不會滄海桑田、歲月萬千。


科學船塢


這個問題好,給你用公式計算一下,你就明白了。

首先宇航員不可以以光速運動,因為宇航員有質量,相對論規定他不可能達到光速。

我們就按照光速的99%計算吧

其實在相對論中,時間是相對的,沒有絕對時間,如果沒有參照系,你不能說這十年是地球上的時間還是宇宙飛船上的時間。

題主既然說了100地球年,那我就按照地面的時間計算。


宇航員臨走設了一個時長100年的鬧鐘,而地球人觀察宇宙飛船上的時間可以按照時間膨脹公式計算。t=t'* (1-v^2/c^2)½。

t是地球人觀察飛船的時間,t'是飛船內的時間,等於100地球年,v=0.99c。於是t=100* (1-0.99c^2/c^2)½=709年。

一定要注意:這個709年是飛船內鬧鐘響的時候,地球上流逝的時間。而飛船內的時間就是鬧鐘走過的100年。

也就是飛船內是感受不到自己時間流逝變慢了。只要地球人觀察飛船才感覺飛船時間變慢。而反過來,飛船人30歲離開地球,當他再回到地球上,他的年齡都130歲了,而地球已經是出發時的700多年後了。


題主以為飛船以光速飛行,時間就靜止了,超光速就時光倒流了?其實這是無稽之談。相對論不需要有禁止質量的物體以等於或大於光速運動。

所以相對論不運行時間靜止,也不允許時間倒流。相對論只允許穿越到未來,不允許穿越到過去!


科學認識論


宇航員以光速離開地球100地球年,走時30歲,回到地球還是30歲!

根據狹義相對論,當物體的速度接近光速時,會有時鐘變慢的效應。而根據上面的式子測算,可以得到在接近光速的宇宙飛船上航行1個小時,就相當於14個地球年。因此,宇宙飛船離開地球100地球年,也就是航行了7.14個小時,回來的100個地球年當然也是7.14個小時。這個人的年齡只不過是增加了30歲加14.28個小時。因此,他當然還是30歲。但是地球上200個地球年過去了,他的同輩人早已去世,他的第第七代後代或許都和他一樣大了。

因此,我們不由得佩服愛因斯坦腦力的強大,他可以發現如此玄幻的相對論。使得人類可以利用這樣的理論去探測宇宙,發現宇宙奧秘。當然,現在人類現在還沒有達到這樣高的水平,可以製造達到光速的飛行器。相信到了那一天,乘坐這樣的宇宙飛船來回的宇宙飛行,甚至可以使人達到一種某種意義的長生不老的效果!


地震博士


如果談能回到地球,他還是30歲,但問題是他再也不能回到地球了。事實上是他不可能以光速離開地球,假設能以光速離開,那他肯定回不來了!

有點懵?

其實也不難理解。愛因斯坦狹義相對論中早已表明,速度夠快時“時間膨脹效應”會非常明顯,當速度越來越接近光速時,時間就會變得越來越慢,單純從數學上假象分析,當達到光速,時間就停止不動,當然這裡的停止是相對地球時間來說的。

也就是說,光速飛行的宇航員時間停止,而地球時間無限快的速度向前流逝,如此一來,不要說離開100地球年,就算是離開一秒,地球上的時間也同樣過去了無限長!

而地球的壽命是有限的,所以光速飛行的宇航員無論如何也回不到地球了!

事實上,宇航員不但回不到地球,他也再也不能回到宇宙了,言外之意光速飛行的宇航員已經不屬於我們所在宇宙的時空結構裡,他會身處完全不同於我們的時空裡,永遠回不來了!

但宇航員本身就是我們宇宙的一部分,他所到的任何地方也會屬於宇宙,矛盾就此產生,一切都要歸根於最開始的假設:宇航員以光速飛行,本身這個假設就不成立!

所以說,宇航員只能以非常接近光速的速度飛行,如此一來他離開100地球年後再回來,可能只有31歲,只要速度足夠快就可以做到!


宇宙探索


假設條件成立,宇航員以光速離開地球100年,走時30歲,回到地球他依然30歲。

一個飛行員假如真的以光速離開,地球上不管過多少年,千年萬年,在宇航員回來後,對他本人來說就跟沒有離開一樣,因為他的時間停止了。對他來說甚至來不及眨下眼睛,眼前的一切都變了樣子。

在他看來,地球的變化比電視畫面的切換都要快,因為他根本就沒有離開,也沒有經過哪怕0.000000000秒,一切都是突然的改變。

稍微調整下題主的問題,因為即便是在理論層面上問題中的假設也不成立。假設宇航員以無限接近光速離開地球100年,走時30歲,回到地球他的歲數是?

說歲數不恰當,用時間來說比較合適。

比如你就是那個30歲宇航員,乘坐一艘無限接近光速的飛船離開地球,在你離開時和自己的妻子、剛出生的兒子拍照留念。

飛船起飛後,你給自己倒上一杯茶水,悠閒的剛喝下一口,飛船內的智能系統提醒道,“飛船旅行結束,已回到地球”。

你有點驚訝,帶著疑惑走下了飛船。瞬間被眼前的一切震驚了,前來迎接你的是個70多歲的老者。老者手中拿著一張泛黃的老照片,照片上的人正是你剛才不久和妻子兒子的合影。

你看那個70多歲的老者相貌和你有些相似,但還是問道:你是誰?照片怎麼在你手中?

那老者說道:照片上的人是我的爺爺奶奶和父親。

經過核對,你發現這個70多歲的老者是你的孫子,而你的妻子和兒子早就去世了,因為你只是喝了一口茶水的時間,地球上已經過去了100年,兒子長大、結婚、生子,並把照片傳給了他的兒子,就是在這裡等你的老者。


你不服,不相信眼見的事實,你以為你穿越到了未來世界,或者穿越到了平行宇宙,這一定不是你原來離開的地球。

所以你再一次的啟動飛船,這一次你命令飛船多飛一會兒再回去。

這一次你喝了好多口茶水,直到將一杯茶全部喝光,飛船的智能系統再一次傳來提示音:旅行結束,已回到地球。

你懷著忐忑的心情走下了飛船,當你再一次看到眼前的景物時,震撼的場面實在接受不了,因為你來到了一個滿目瘡痍的世界,沒有人類,也沒有大型的生物,只有一些醜陋的蟲子在地上爬來爬去,在低空嗡嗡的飛過。

你回到飛船,質問飛船智能系統是不是又搞錯地方了?

飛船系統告訴你,地球已經過去了幾千年,在離開不就,某島國偷偷的製造了好多核武器,軍國主義復發,引發了全球核戰,毀滅了所有的人類,大型動植物,只剩下了生命力頑強的蟲子,和低矮的植物。

你實在接受不了這個事實,對飛船大吼:我要回到過去,回到一杯茶前的那個地球。

飛船智能系統冷冰冰的回道:是在抱歉,要想回到過去,必須使飛船速度超越光速才可以,目前只能以無限接近光速的速度飛行。

你瞬間崩潰,萬念俱灰,大罵當初製造這飛船的科學家,更加懊悔主動申請當第一個試飛員。


一史糊塗館


時間在流逝,不管是在光速還是超光速。

走一分就是一分,走一秒就是一秒。

離開100年,時間就真的走了100年。

景物以光速傳播,當人也以光速運動時,看到的景物就會定格。但這絕不代表時間停止,地球上的事依舊繼續,光速飛行的人也一樣繼續。

即使以超光速運動,能看到回放,不代表時光倒流,時間依然在流逝。

該發生的還依然會發生。

如果是光速飛出去50年,在光速飛回50年。

你會發現,前50年空間定格,貌似時間停止,後50年景物二倍速快進。回到地球的時候,一樣是100年。

所以,在醫學沒有改變,人的壽命沒有大幅提高的情況下,飛出去100年,回來的時候,所有相關的人,都……嗯……掛了。


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