乘光速飛船前往250萬光年的仙女座星系感覺一瞬就會到達嗎?

乘光速飛船前往250萬光年的仙女座星系感覺一瞬就會到達嗎?

如果真的有光速飛船,以光速飛行,理論上時間就會停止,不是一瞬,而是沒有時間流逝。

根據愛因斯坦狹義相對論,在高速運行中的物體會出現尺縮鐘慢效應,速度越快,距離就越短,所花費的時間就越少。理論上到達光速,距離趨於零,時間當然也就趨於零了。這樣不管是到達250萬光年的地方還是到達更遠的地方,飛船上是感覺不到時光流逝的。

當然這是天方夜譚。即使能夠達到光速,也還有個加速和減速的時間,因此時間還是會流逝一部分。但飛船上的人不會感覺到時間有什麼變化,他們的時間還是一分一秒照常流逝,只是距離變了,所以覺得很快。距離變成了0,就沒花時間而已。只是與飛船外靜止的觀測者比較,才發現時間流逝完全不同。

乘光速飛船前往250萬光年的仙女座星系感覺一瞬就會到達嗎?

狹義相對論告訴我們,光速是這個世界上最快的速度,有質量的物體永遠達不到光速,不要說宏觀物體,就是微觀粒子也達不到,只可以無限接近。

在大型強子對撞機中,科學家把質子加速到無限趨近光速,達到光速的99.9998%,所用能源達到一個城市的用電量。再往上提一點點,比如後面那個8變成9,能量就要成倍增加,越接近光速,所需能源將呈數量級增加,質子的動質量同步提升,當達到光速時,質量會變得無限大。

什麼是無限大?整個宇宙的所有看得見看不見物質加起來也不是無限大。

愛因斯坦狹義相對論設定的這個公理已經過無數觀測和實驗證明是正確的,無法突破,就不要老奢望達到光速了。

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隨著人類科學水平文明程度的提升,飛船的速度也將得到提升,雖然達不到光速,亞光速還是有可能的。

高速系尺縮鐘慢效應在日常生活中是很不明顯的,即使在目前每秒十幾公里的宇宙飛船中,也很難監測到。只有當速度達到1/10光速即每秒30000公里時,才有一定的意義。

狹義相對論中測定時間膨脹的公式為:

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因此,人類要實現飛往250萬光年遠的仙女座星系,既然不可能達到光速,但在遙遠的未來有可能實現亞光速飛行。亞光速當然至少要達到光速的50%,但達到光速50%尺縮鐘慢效應也不是很大。達到80%時,才能縮短1.66倍,到仙女座星系還是需要150多萬年。即使達到了光速的99.9999%,時間會縮短707倍,也還是要3536年;達到了光速的99.9999999999%,時間會縮短70.7萬倍,就只要3.5年時間了。當然還要加上加速和減速耗費的時間。

實現這種接近光速的亞光速旅行概率也是很小很小的,因為巨大的能源消耗和與速度呈正比的載荷將令人類無法承受。而且乘飛船去了個來回的人還在,地球這些眼巴巴看著的人已經過了250萬年,人渣都不在了。所以即使在遙遠的未來這也是不現實的。

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更有可能實現的是開發出曲速引擎飛船,採取時空摺疊方式以超光速跨越式旅行。

時空本身的膨脹和摺疊不受狹義相對論光速限制,而且也不會導致時間膨脹,在飛船上一年,在地球上觀察的人也是一年。但要去仙女座星系250萬光年,即使以10倍光速跨越,也還要25萬年,100倍光速跨越則需要2.5萬年。

所以儘管開發出了曲速引擎飛船,前往遙遠的仙女座星系也還是一個遙不可及的夢想。

事實上,曲速引擎目前還處於理想與幻想的結合地帶,能不能實現還是個未知數。因此,從目前人類的認知來看,無論採用光速飛行還是曲速引擎跨越式旅行,要去仙女座星系都是不可能的。

只有在今後若能突破現有理論束縛,或許要到若干億年後人類達到三型文明的時候,才有探討這個問題的可能性。

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