03.05 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?

手机用户54967453578


如果按你的要求进行,确实是的,回到地球时还是30岁。光速下相对时间停止了。但他其实是不可能以光速运动的,理论上也只能无限趋近于光速。

不过实际上以光速和以无限趋近于光速运动,在相对时间上其实没啥差别,一个是静止,一个是无限趋近于静止,所以我们就没必要把它们区分清楚了。就按你的要求,当他光速离开的吧,反正你也解释不了他如何达到无限接近光速🙄

看了有人说光速出去就回不来了,其实是可以回来的,你可以一直,光速离开,不需要减速就可以折返,条件是你要找到几颗超大质量黑洞,然后从它们半径1.5倍外路过,黑洞引力场会把你的路径弯曲,弯曲几次后你就可以在不减速的情况之下就可以返回地球。

由于黑洞附近也存在严重的引力时间膨胀,所以需要多几个黑洞以使飞船经过时可以尽可能远离黑洞,而超大质量黑洞可以在路过时可以距离奇点足够远,不致被潮汐力撕碎。



至于回到地球后怎样减速那就是另一个故事了(◔◡◔)


星宇飘零2099


答:本题中涉及的主要理论是爱因斯坦的狭义相对论,简单说就是时间膨胀效应。


以下要基于狭义相对论进行解释,所以首先要说宇航员达不到光速。宇航员以无限接近光速离开地球过了100年,如果这个时间算作宇航员的100年时间,同时这个宇航员可以活到那么大岁数,那么他返回地球的时候就是130岁,没有具体算过,地球一定已经是沧海桑田。
第二种情况是地球的100年时间,根据爱因斯坦的狭义相对论的时间膨胀效应,这个宇航员的时间是膨胀的,也就是说他的时间流逝速度很慢,可能仅仅过去了1年或者一个月(没有计算过),也就是说他返回地球的时候依旧那么年轻,几乎岁数没变,但是地球上已经经过了100年。以下是时间膨胀效应公式:



简单理解就是运动速度影响了时间流逝速度,对于光子来说时间就是静止的可以说是没有时间概念。



科学黑洞



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。


宇宙探索未解之迷


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。

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赛先生科普


首先说明,在这个已知的宇宙中,无论是宇航员驾驶飞船也好,还是其它物质也好,凡是有静止质量的物质都不能在这个宇宙中达到光速,更别提超越光速了,这只能是幻想。

然,并不是说人类以后就没办法进行星际探索了,可以借助于其它办法,因为光速即便很快,但是在如今的宇宙尺度上看来,不是那么的快。

类似于如今科幻设想中的星际航行就比较的迅速,可以利用时空的特性达到光速的几十倍甚至更高,当然并不是说飞船真正的速度超越了光速,只是利用时空的特性而已,比如曲速、翘曲空间、虫洞(难度较大)、“超空间跃迁”等等。

如果人类在未来可以实现其中的一种方法,那么那时候的人类文明应该就是三级文明了,在宇宙中,肯定是畅通无阻的。

题目中说到,以光速运动,那么时间的流逝就停止了,所以这位宇航员岁数不变,依然是30岁,但是对于外界而言,已是岁月万千、光阴似箭、日月如梭、沧海桑田、海枯石烂了,所以从这点就可以看出来了,即便是按照这种方法,也不如上面我提到的那几种科幻想法好,因为,用那几个方法,外面并不会沧海桑田、岁月万千。


科学船坞


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


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


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


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


时间在流逝,不管是在光速还是超光速。

走一分就是一分,走一秒就是一秒。

离开100年,时间就真的走了100年。

景物以光速传播,当人也以光速运动时,看到的景物就会定格。但这绝不代表时间停止,地球上的事依旧继续,光速飞行的人也一样继续。

即使以超光速运动,能看到回放,不代表时光倒流,时间依然在流逝。

该发生的还依然会发生。

如果是光速飞出去50年,在光速飞回50年。

你会发现,前50年空间定格,貌似时间停止,后50年景物二倍速快进。回到地球的时候,一样是100年。

所以,在医学没有改变,人的寿命没有大幅提高的情况下,飞出去100年,回来的时候,所有相关的人,都……嗯……挂了。


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