一艘飛船以光速飛行100光年,飛船內的人是否只過了一瞬間?

地球 相對論 阿爾伯特·愛因斯坦 百科故事大全 2019-04-09

愛因斯坦的相對論,讓大家都產生了一個誤區:認為當人以超過光速的速度飛行,那他可能會回到過去,也就是穿越。

狹義相對論告訴我們,對於不同慣性參照系中的觀察者,時間和空間都是相對的。

一艘飛船以光速飛行100光年,飛船內的人是否只過了一瞬間?


根據推斷,如果飛船以光速飛行,飛船上的人將會感受不到時間,無論飛多遠,對於他們來說都不需要時間,哪怕是一瞬間的時間,這種情況我們很難想象。我們可以把飛船的速度適當放慢一些,這樣就可以通過狹義相對論進行準確地探討。

空間的尺度對於地球上和飛船上的觀察者是不一樣的。如果地球上的觀察者認為飛船飛行了100光年,那麼,飛船上的觀察者會認為飛船的飛行距離為100·√[1-(0.999999999c/c)^2]光年≈0.00447光年,相當於1.63光天,這就是尺縮效應。對於地球上的觀察者而言,飛船的飛行時間大約是100年。而對於飛船上的觀察者而言,飛行時間大約為1.63天,因為地球上的觀察者所認為的100光年對於飛船上的觀察者而言只有大約1.63光天,這就是鐘慢效應。

一艘飛船以光速飛行100光年,飛船內的人是否只過了一瞬間?


如果是飛船上的觀察者認為飛船飛行了100光年,那麼,飛船上的人會認為飛船的飛行時間大約為100年。但對於地球上的觀察者而言,飛船的飛行距離為100/√[1-(0.999999999c/c)^2]光年≈224萬光年,所以地球上的人會認為飛船的飛行時間為224萬年。

假設我們在地球上觀測到一個距離1000光年的超新星爆炸,飛船以光速向超新星飛去,一年後在飛船上觀察到超新星的景像在地球上要一年後才能看到,對地球上的人來說,飛船上的人看到了未來,這就是所謂穿越到未來

要知道,光的傳播是有時間的,雖然光速實在是太快了,我們一般都忽略不計。 打個比方,我們晚上看夜空,看到許多一閃一閃的星星,它們距離地球幾萬,幾十萬光年的距離,光到達地球到你的眼睛裡成像其實已經花了幾萬年,也就是說我們看到的其實只是幾萬幾十萬年前星星的樣子。

一艘飛船以光速飛行100光年,飛船內的人是否只過了一瞬間?


那如果有超越光速的物質,以10倍甚至10萬倍光速的速度向我們看到的星星方向運動,那會怎麼樣呢? 假使按照1萬倍光速這樣的速度,我們飛行了一年,而星星距離我們10萬光年,我們就能看到星星10年前的樣子。如果按照5萬倍的光速飛行,我們就能看到2年前的星星的樣子。如果按照光速,那隻能是它10萬年前的樣子。

時間本身就是參照產物,不是絕對產物。這樣說的意思是,時間會因為參照物不同而讓觀察者產生錯覺,但這不是時間的本質,也不是可以穿越或者殺死祖母的依據。

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