如果30岁宇航员载光速飞船飞出150个地球年再回到地球会是多少岁?

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要想搞清楚这个问题,首先我们需要知道什么是光速。

你可能说:这还不简单,光速嘛,就是光的速度,每秒钟30万公里。

实际上,根据爱因斯坦的狭义相对论,光速是指“所有无质量粒子和相关场的变化在真空中传播的速度”。一般而言,光速是一个物理常数,它的精确值为 299,792,458米/秒。

(光)

我们需要注意两点:

一、所有无质量粒子和场才能达到光速。

按照爱因斯坦的理论,任何有质量的粒子都是无法达到光速的,到目前为止,已经知道的无质量粒子只有光子和胶子,其它全是有质量的粒子。胶子又被限制在强子中,从来没有人观测到自由的胶子,所以到目前为止宇宙中能达到光速的粒子只有光子。而其它的粒子如果要达到光速,它的质量都趋向于无穷大,所以狭义相对论认为有质量的粒子不可能达到光速。

(爱因斯坦)

二、光速是指在真空中传播的速度。

我们经常说空间站是在真空中飞行,太阳系的行星之间是真空地带,太阳系与其它星系之间是真空等等。宇宙中有没有真空?严格地说并没有。以前我们说地球大气层的厚度有1000公里,从这个角度来看,在400公里高度轨道上飞行的国际空间站实际还处在大气层内。而最新的观测结果更是表明地球大气层的实际厚度甚至要超过60万公里,也就是说连月球轨道都还在地球大气层的包裹之中。

(月球的周围并非真空,它在地球的大气中飞行)

同样的,无论是太阳系还是宇宙间看似一无所有的虚空之中,其实是充斥着各种各样的物质,你很难真正找到理想的真空。

了解到上述事实,我们便可以明白:“乘坐光速飞船”这个理想,至少按照爱因斯坦狭义相对论的原理,是不可能实现的了。

(想象中的光速飞行)

如果你说爱因斯坦狭义相对论不一定是对的,那么等于你否认了狭义相对论中“时间膨胀”的理论。

这个“时间膨胀”理论认为:以光速行进的无质量粒子不受时间的影响。

“时间膨胀”具体的表述是这样的:对于惯性参考系中的观察者,将测量相对于他移动的时钟,以比在其参考系中静止的时钟更慢。

这种情况有时被称为特殊相对论时间膨胀。相对速度越快,彼此之间的时间膨胀越大,随着接近光速(299,792,458 m / s),时间达到零。这导致以光速行进的无质量粒子不受时间的影响。

(对于蓝色时钟的本地惯性参照系,运动中的红色时钟被认为是更慢的)
请注意,这里强调的是“以光速行进的无质量粒子不受时间的影响”。无论是人类的宇宙飞船或是人类本身都不是无质量粒子,所以一方面人类不能达到光速,即便是人类能以接近光速的速度飞行,狭义相对论关于时间膨胀的表述也许适用于无质量的粒子,但它是否适用于人类或其它有质量的物体,这还是个未知数。因为相对论不认为有质量的粒子可以达到光速。

现在,我们将相对论抛到一边,假设一个宇航员真的呆在一艘光速飞行的宇宙飞船之中。他的时间真的能停止吗?

如果时间停止,是否意味着他的心脏停止了跳动、思维停止了运转、一切生命活动中止、甚至组成他肌体的所有粒子都被停止的时间“冻结”了呢?

(飞船)

如果是,那代表他已经死了,并且他处于绝对零度的状态。

如果不是,那么这位宇航员一定会跟在地球上一样在不断衰老,150年后他要是还能幸运地走下飞船,那么他的年龄会是180岁。

你觉得他能活到180岁吗?


周志宏glee


如果30岁的宇航员乘坐光速飞船飞出150个地球年,再回到地球会是多少岁?

这并不是一道简单的加法题,因为涉及到光速时间停滞效应!但在某些的情况下它又是极其简单的加法题,那么我们来看看,到底是有哪几种自相矛盾的情况出现!

狭义相对论:没有任何静止质量不为零的物质可以被加速到光速,简单的说就只有没有静止质量的光子才能加速到光速,而且不需要时间!那么另一个没有静止质量的胶子呢?它被封闭在强子中,它是宇宙间最强大的强作用力的纽带,当然我们无法打破强作用力释放出胶子,否则还可以来测试一番!

光速中的光子是不需要时间的,因为时间膨胀理论认为无质量的光子不受时间影响!从出发-到达,进过的时间为0,光速飞船(假设有负质量存在可以中和飞船的质量,当然仅仅是假设)中的乘客也会同样处于比较尴尬的模式下,因为他们从出发到经过150个地球年的距离时经过的时间为0!简单的说即乘客出发的时是30岁,那么他回来的时候也是30岁!

但地面参照系没有这个优待,他出去了150年,那么很简单地面上已经经过了150年,一秒都不会少,但成员就是150年前刚出发时的场景,没有任何区别!

但事实上我们无法达到光速,也许可以无限接近光速,比如光速的99.999999%,此时的时间交换比将会达到7071倍,那么150年/7071=0.021年!

即此时,这位宇航员的真实年龄为30.021岁!


星辰大海路上的种花家


再回答这个问题之前,可以先去了解下“双生子佯谬”,了解之后相信你不会有疑问了!

或者如果你看过科幻电影《星际穿越》,了解了库伯回到地球后为什么变得比他女儿还年轻很多,问题也就不再是问题了!

回到问题中,首先别说光速飞船,那是不可能的,暂且说十分接近光速的的飞船吧!

答案很简单,30岁的宇航员以非常接近光速的速度飞行150个地球年,他不会是180岁,而是远远不到180岁,具体多少岁取决于他的飞行速度,理论上可以无限接近30岁,也就是说30岁多一点点!

原因很简单:爱因斯坦的时间膨胀原理!速度越快,时间就相对越慢!

时间膨胀不仅仅是理论,在我们实际生活中无处不在,我们几乎每天都在用的GPS定位系统就离不开这个原理,由于卫星速度够快,就必须考虑到时间膨胀带来的影响(我们平时生活在地球上就没必要考虑了),需要校准卫星上的时钟,让它与地球时钟同步!

之所以很多人想不通“时间膨胀原理”,一个主要原因是因为我们一直生活在低速世界,时间膨胀可以忽略不计,我们也感觉不到,也造成了我们会不由自主地用牛顿的绝对时空观去思考问题!

但殊不知牛顿的绝对时空观只是爱因斯坦相对时空观在低速和低引力世界里的近似表达!速度和引力都会对时间和空间产生影响!


宇宙探索


如果是光速飞行,那么宇航员回来还是30岁,因为时间静止了。只是地球已经过了300年,这其实就是当年的双子吊诡实验。

题目的意思就是宇航员要到150光年外的地方打个来回,并以光速飞行。回到地球后,地球上过了多少年?宇航员过了多少年。


这其实就是相对论光速不变原理。也就是当年著名的相对论实验:双子吊诡实验。另外一点就是飞船不可能以光速飞行,E=mc^2,飞船质量会无穷大。

我们现在把距离和飞行速度都换小些,这样更真实。假定飞船以0.8光速飞行到4光年外的地方打个往返。男宇航员走的时间为20岁,而地球上的女友当时也为20岁。那么宇航员来回共需要10年,因为比光速慢,所以他回来时应该是30岁。而事实是返回地球时,男孩是26岁,女孩已经30岁。要说明的是,这里不是简单的比例关系,所以计算结果不能等比例运算。

所以答案是,原本30岁的宇航员返回地球还是30岁,时间静止了。而目前来说飞船达不到光速,时间(其实是新陈代谢、粒子运动)也不会静止。


ooO孙悟空Ooo


假如一宇航员30岁飞出,他于光速飞行了150年。据听说速度到达光速时间就会停止,那他还是30岁吧!

假如他临行前有个儿子,回来时,它的玄孙已40岁了。

他30岁,他玄孙40岁。请问他和他的玄孙哪一个大?后来他和他的玄孙聊天,说150年前的事情怎么样怎么样!他玄孙说:去你大爷的吧!你才30岁,怎么知道150年前的事呢?到天上去几年,你搞什么幺蛾子,是不是把地球人都当脑残了?

我们知道速度是相对的,如果把飞船看做是禁止的,地球就是以光速在飞行,这账又该怎么算?



天使大观园


如果有人乘坐在飞机上,或者火车上,当他下了飞机,或者火车,就巳不是飞机,或火车的乘客,人生活在地球,地球就像飞机,火车一样,人就是坐在地球上的乘客,当一乘客30岁离开地球,就像乘坐在飞机,或火车上的乘客已经下车了,地球上的时间,一日是时间的基础,只在地球上起作用,离开地球就没有地球的一日存在,在飞船上没有一日的存在,又怎么有一月的存在,没有一日,没有一月,那一年怎么来,时间是一日加一日一直加到三十日算一月,一月加一月加到十二月算一年,如果他有机会回到地球,地球才重新开始记录他的时间,也就是说他才开始在地球的时间适用范围内存在。时间是人所使用,人是在地球上生活的,在地球上生活的人,没有创立太阳上的时间,时钟是对应地球自转工作的,地球自转就像一个人的心脏,时钟就像跳动的脉搏,跟飞船没有任何关系。时钟是表达时间的工具,机械时钟表,一般是圆形🕙刻有总共12小时,一天是24小时时针要走两圈,其中分为小时,分钟,秒。时钟是表达时间的工具,自己不能生出时间,由时钟🕤来看,一日是时钟的基础,那么一日是从那里来的呢?就像一棵树,总有它的根部,总得从根部长出来,我们知道地球自转一圈,时间就是一日,地球自转就是长出时间的根部,飞船长不出时间,没有飞船时间的发生,也就没有用来表达飞船时间的时钟工具,飞船即没有生出时间的条件,也就没有表达飞船时间的时钟工具存在,时钟工具是表达地球自转的。时间一日就是地球自转一圈,我们知道地球有引力作用,引力从地球的外层一直通到地心,人生活在地球上,是浸在空气中,鱼生活在地球上,鱼浸在水中一样。除此,地球上所有事物都浸在引力之中,引力也是一种无形看不见的,但人发明了秤,引力通过秤表现出来。地球旋转一圈,就像唱片旋转一圈,这一圈就被记录在上帝的本子里。人为了更方便使用一日时间,就将一日时间分为24小时,又将1小时分成60分钟,又将1分钟分成60秒。由于引力穿越地球的全部,过一日,人,动物,植物及任何事物留下被引力扫过的时间记录。一日只在地球上存在,由一日分成的小时,分,秒也只在地球存在,出了地球就没有这些。由于太阳就像手电筒光柱一样照着地球,照到地球的一面为白天,照不到的一面为黑夜,由于太阳光像伞状的照向地球,太阳当直接照射地球上的是中午,地球两边缘分别是早晨与傍晚,照在地球边缘由于光线存在一个夹角,是一个分力,产生的热量没有中午高。


KongZWang


我回答一下我的理解,直奔主题,不墨迹

时间,距离,速度

一般理解为速度达到光速,时间会变慢,但是那是有前提的,前提就是现实速度

比如地球到2光年外的星球,如果光速去那个星球,往返也就4年,当你回到地球后,世间并没有变,也就是4年之后你回到了地球,地球上时间也只过了4年而已

另一个就是,只有你自己超光速了,地球上任何东西都还是之前的速度,如果你去2光年地球外的星球,需要两年,地球最快速度到达哪里没准需要100年,在不影响人类历史进度的话,你往返需要4年,地球人往返需要200年,这样情况下,时间才会改变,但我觉得这真是无稽之谈,因为地球上能做出最快飞行器的速度是不固定的,在已知范围内,也不会有这种事发生,不知道你们能不能看懂


永不止步133678284


对于地球上的人类来说,应该有150+30=180岁。但对于宇航员本人来说只有32.2岁(忽略掉启动、调头和减速降落),没错,他没多大改变。



这是根据爱因斯坦的狭义相对论里的双生子谬论计算得出:一对双生子,一个人A以近光速飞离地球做太空旅行,另一个人B仍然留在地球;当飞离地球人的回到地球时,他会比留在地球上的另一个人更年轻。假设A驾驶的飞船非常接近光速c(v=0.999999c),当A回到地球与B会合时,他的兄弟早已死去,因为地球上已过去150年了。


引用公式T=t/sqr(1-b²)(移动时钟时间膨胀现象),地球作为近似惯性系;A经历加速与减速过程,为变加速运动参考系。不管在哪个参考系,A都比B年轻,这是爱因斯坦交代得很清楚的问题。在这里分析很复杂,牵涉到很多知识和公式。

有人认为爱因斯坦的相对论互相矛盾,这是误解,如果用时空图和世界线来分析就会简单得多。


弄潮科学


光速除了光能达到,其他的所有有质量的物体运动速度都不可能达到光速,但题主既然说了如果,我们不防就考虑一下。

光速在数值上等于299792458㎞/s,可在一秒内绕行地球赤道七周半,是宇宙中最快的速度了。

如果一个30岁的宇航员乘坐以光速飞行的飞船飞了150个地球年,在牛顿的绝对时空观里,速度和时间并没有什么联系,这样看来,如果这个宇航员还活着,应当有180岁。

但事实并非如此,爱因斯坦认为时间不再是绝对的,而是相对的,并且速度能影响时间——速度越快,时间流逝的越慢,它们的关系可以总结成下面这个时间膨胀效应公式。

其中的Δt为普通人的时间,t为飞船上的人经历的时间,v就是飞船的速度。这样一来,Δt就是180年,而我们需要求解的就是t。

因为v就是光速,所以v=c,移项的t=0,即飞船上的人经历的时间等于零,也就是飞船上的时间停止流逝了。

所以150个地球年后,30岁的宇航员依然是30岁。


挡不住的熵增


现在回答你的如果。如果飞船达到光速,不考虑质量无穷大,那么从相对论时间缩短效应当速度等于光速,时间为零,时间静止,所以,飞船的人、飞船是什么样的鬼,你自己发挥想象吧,没有时间,血液不流动,电子不随机跃迁,成什么了,我不敢现象。