當一艘飛船達到光速後,是不是直到脫離光速,船內的乘客的時間都不會流逝?
比如說從地球到太陽系內某空間站有1光時的航程(暫不考慮黑域 = =)
當飛船進入光速後,是不是對於外部的觀察者而言,這艘飛船是1個小時之後才抵達空間站;而對於飛船內乘客而言,從進入光速到脫離光速一分一秒都沒有流逝,瞬間就從地球抵達了目的地(忽略了加速和減速過程)?如果是這樣,如果人類擁有了光速飛船,即使開普勒-452b距離地球1400光年,是不是只要搭上了光速飛船,雖然對於地球而言已是滄海桑田,14個世紀已經過去,但對乘客而言好像是座位還沒坐熱就到終點了?
那是不是不需要帶大量維持生命的補給了?是這樣嗎?能否解釋一下呢?
沒錯,本徵時間
然而有質量的物體並不能達到光速……所需要的能量是無窮大……
想了一下午不知道該不該回答。好幾次被邀請回答這類問題,都木有回答。因為這類問題如果邏輯嚴謹得推導,一方面是沒有時間和精力對每一個問題做一次推導,另一方面是大多數人更喜歡直接知道結果而不喜歡看這些過程。
下面還是淺顯得說。如果希望有更明白的理解還請自己翻閱廣義相對論的相關書籍。
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我相信願意看這個問題的人都對狹義相對論有一些理解。
狹義相對論適用的情形是兩個相對運動的慣性系。對於題主說的模型,只考慮飛船以接近光速的速度勻速直線是成立的。(當然在現有的框架下我也認為光速是不可以達到的,前面很多人給出了理由,雖然有幾個公式看上去怪怪的。)
那麼問題的答案就很明顯,在地球上的人看來:好遠啊……在這樣運行的飛船里的人看起來:灰過去也沒有多久嘛……
如果說個故事會有幫助的話,那麼我們有個小夥伴叫小μ。可惜小μ的一生只有幾微秒。有一次小μ跑得可快了,接近了光速。我站在地上看他迎面跑來。原本以為他跑得這麼快,一輩子應該可以跑個幾百米吧。他說:嘿,兄弟,你變瘦了呀,小肚腩都看不出來了!
結果跑了幾公里才掛掉。在我看來時間也遠遠超過了幾微秒。
只考慮這種慣性系之間相互運動的話,地球上的人看著飛船說,他們好長壽啊。飛船里的人看著遠離的地球說,他們也好長壽啊……彼此用羨慕的眼神對望著……blabla
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然而,如果說現在飛船反航了,那就成了雙生子佯謬(雙生子佯謬真的解決了嗎? - 物理學)。被強行忽略的加速過程才是問題複雜的地方。
小μ跑得快的時候,我們以為他變長壽了,但事實上他自己並不這麼覺得,一旦這隻小μ的參考系相對於我不動的時候,他會對我說:」你還這麼胖!「然後在幾微秒內掛掉!
慣性坐標系的相互運動不會改變他們所在的時空。但是一旦遇到非慣性力(對於一個系統的外力)的作用。就要考慮廣義相對論的等效原理,把非慣性力看成一個引力。也就是說這個非慣性力改變了引力場。愛因斯坦的另一個著名方程就是引力場方程,這個引力場是幾何化的,也就是用時空度規來表示引力場。可以說引力改變了時空。
有幾個簡單的例子就是雷達回波延遲、水星近日點進動。。。可自行搜索。
所以在非慣性系中才會發生真正意義上的時間改變,就是坐標時間與原時的不同。即使你從那個非慣性系中出來,這個改變並沒有消失。所以《星際穿越》中從黑洞附近回來的人看上去更年輕一點……
可以得到的結論是只要你能加速到接近光速,星際旅行不是不可能。
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然而(人生總是有許多然而),能量哪裡來?通過簡單的計算就知道加速到接近光速的能量是現在的人類沒有辦法滿足的。
那麼既然我們說非慣性力可以等效成引力,那麼為啥不直接拿引力來加速呢,所以大質量黑洞(其實只要引力大,啥都行)就派上用場了。但前提是在太陽周圍能夠找到合適的黑洞……貌似還沒有。
那麼既然引力或者非慣性力會造成時空彎曲,那麼我們先把時空彎曲了不就行了,所以就直接造一個「曲率引擎「就可以了啊,改變時空曲率的另一個好處就是終於可以」超光速「啦。雖然我們有想法,但我們並沒有點到這個技術點(至少據我所知還沒有)。
那麼既然暫時還不能接近光速,但是有遙遠的黑洞和被扭曲的時空,我們也有可能通過一個叫」蟲洞「的捷徑減少飛行的時間啊。。。
為了把計算弄的好算一些,我們還是假設題主的目標在10光年之外吧。而且忽略掉加減速的過程,因為這個過程其實要耗費很長的一個時間。
那麼現在假設,題主的飛船的速度是0.5c。
參考系1:地球
那麼對於地球上的人來說(他們是經典的慣性參考系),在題主飛向目標並返回的過程中
t = 2d/v
t時間等於40年。
而對於題主呢?坐在飛船中的題主由於處於高速狀態,那麼對於地球人民而言,他的時間被壓縮了,計算一下洛侖茲常數
那麼,常數的數值大約為0.866,就是說他的時間流逝為 t x 洛侖茲常數 = 34.6年。
參考系2:題主
由於題主在高速運行,所以他和目標之間的距離應該會受到尺縮效應的影響,用洛侖茲常數 X 距離,得到的結果對於題主而言,他和目標的距離D = 8.66光年。
t = D/v = 34.6年
所以無論是對於哪個參考系而言,他們得到的結論都是一樣的(在狹義相對論的慣性系沒有優先順序的高低差別)
所以回到題主的問題。對於那一光時距離的目的地——
光速飛行的飛船上的人是不是一瞬間到了呢?答案是:是的,就是一瞬間。
對於地球上的人來說,飛船是不是一瞬間就到了呢?答案是:是的,也是一瞬間
因為這兩個情況下,洛侖茲常數均為0.
但是對於452B的情況,並不能如此說,因為你沒法加速的光速,你始終在加速階段,即你不可能一瞬間到達光速,而你越接近光速,你所需要加速的時間就越久,所需能量也越大。這是星際旅行所需要解決的問題。
比如你可以加速到0.8C的速度,在1g環境下大概花費1年的時間,然後勻速運行,時間大概可以壓縮60%。啊,這個問題還是簡要解釋一下就好,還是不要麻煩大牛回答了。也許題主並不需要嚴謹的數學推導,並且我水平也不夠,只能定性回答一下。
1 不可能達到光速。因為速度越大質量越大,在宏觀低速下面並不用考慮這個效應,實在太小太小了(高中有次無聊算了博尓特跑步時的增加的質量然後計算器告訴我是0,實在太小)。然而加速到光速質量會趨向無窮大。(這邊開個腦洞 假設相對論也只是某一種理論的近似,就像牛頓力學也只是相對論宏觀低速下的近似一樣,那麼可能會有一些很有意思的事情發生)。
2 假設,拋開不可能加速到光速這件事情,真的到光速會怎樣?對於觀測者,你看不到飛船,光沒法追上飛船,所以飛船是消失的,彷彿飛船穿越到了終點;對於飛船里的人,光追不上他,時間就是靜止的。
3 之後的問題,如前面知友所說,假設成立前提下,YES。
三體里有介紹一群志願者乘坐光速飛船去探尋宇宙邊界的。
相對論。
顧名思義。
時間取決於你的參考系,
是否可以達到光速,否。
如果可以達到光速,是。
問題的答案,是。
………………來獻個丑,票友級別的答案
假設題主可以以三百六十五被與光速飛行
本徵值用地球的靜系坐標來看,你確實是只用了一瞬間就達到了一光年外,可是不能這麼算,應該用題主自身的本徵時間,那麼換句話說,對題主自身而言,就算你比光速快上三百六十五倍,你到了一光年外,還是用了一天
這個說法不清楚,換個說法。題主擁有三百六十五倍於光速的速度,這時,我們對錶,2015"7"25 00:00這時題主開始飛向地球,那麼題主到達的難道是一年前的地球么?
不是,「時間」本來就是荒謬的。題主達到的,就是一天後的地球(如果時間展平,忽略「場」)我們懷中的表都是2015"7"26 00:00(本徵時間)。無論你跑的多快,你還是無法阻止真正的屬於你的本徵時間,或者換個說法「屬於你的純粹的時間」流逝掉。
題主,沒有人能活1400年,沒有。公式可以解出,可以數值會產生坍塌。那一瞬間,對你,或是對我們,都是1400年(也許對你看的我們而言會更久,畢竟時間流速不是恆定的)。
就醬,人類可以理解的真正時間。或是說人類理解的時間,是愚蠢的。這坍塌的一瞬間,依舊是1400 年
還有,大家都說了;光速,呵呵看了上面答案後的評論,我想回答「呵呵」才是最保險的答案
槽點太多,挑核心的吐。
相對論的核心在於「相對」二字。
這個相對可以理解為「我見諸君多傻逼,料諸君見我應如是」。
僅考慮兩者的話,飛船以光速逃離地球,與地球以光速逃離飛船,是一樣的。
在飛船上的人會覺得地球上面的時間死慢,地球上的人也會覺得飛船上的時間死慢。
//光說核心的邏輯上不完備,被質疑也正常,於是打算補全。
以上的說法,是建立在題主說的「進入光速之後」,也就是慣性系的前提下。
在慣性參考系下,以a的視角分析b的運動,和以b的視角分析a的運動,會得到完全相同的結果。
也就是說,a觀測b時認為b的時間變慢,b觀測a的時候也認為a的時間變慢,於是就產生了「雙生子佯謬」。
根本就不存在絕對意義上哪方時間過得更快,快慢是取決於觀測者也就是參考系的。
那就必須考慮加減速過程了,在加減速過程中,兩者的運動就不是對稱的了,會真正意義上的產生時間差。
也可以說,本質上是加減速過程而非勻速過程產生「相遇後的時間差」。
上面有位答主用洛倫茲變換算的,只是觀測意義上的時間差而已。
不一定因為之前霍金的言論來說,在宇宙中一艘飛船速度越快內部所承受的壓力越大,以現在的科技水平還無法達到光速。
如果你要穿越時空時間返回過去達到未來利用蟲洞是最好的方法,包括跨越宇宙某個星系!
我想,如果未來人類有技術能到那麼遠的地方去,我覺得就不是在移動速度上做文章了,人的生理結構是最大的制約因素吧。光速是你想到就能到的?可能是利用高維度的特性或者量子糾纏從而實現在大尺度宇宙中的穿梭。
非職業,答案見笑了。
我也正想問這個問題,可是被下面的答案搞糊塗了。
那既然是一瞬間那裡面的人豈不是操控不了飛船,得設定一條航線?或者對於飛船也是一瞬間,那連方向都改不了,出發時朝哪就是什麼方向?
不考慮加速時間,如果飛船確實接近光速,那時間流逝的速度就會變得很慢。在飛船參考系內的時間,即固有時間很短。
就理論上說,從進入光速到脫離光速之間的飛行是肯定會耗時間的,所以以光速運行的人是會有時間的感知的,只是說對比外界的非光速的參照物而已,很緩而已。。。
PS:按現有理論來說,地球上不同高度都存在時間差,只是差距太小了,所以被忽略了。。(衛星高度較高,貌似有7s的延遲,調試過保持和地面時間統一一致)
如果你想按相對論來解釋,那麼題中到達光速後的事是「undefined」的……一個「undefined」的東西怎麼樣都是有可能的。
時間不會流逝……蛤?
這怎麼可能?有質量的物體都不可能達到光速的。至於達到光速,那大概就是不會流逝了吧,不過對於飛船裡面的人來說,他們相對於飛船的速度為0,這是什麼,將近一個億……呸呸呸,也就是說在他們看來飛船裡面的時間是沒有變化的,在外面的人看來就是瞬時了。
應該,畢竟我的目的不是答題= =
首先,你要加速到光速。
其次,要是你真的莫名奇妙在短時間內加速到了光速(我不認為人類能受得了那麼大的加速度),那麼是的,飛船上的人體感時間就是一瞬間。
類似這樣的問題,牽涉到時間靜止,很多人的理解都是錯誤的,以光速行駛,無論是針對地球上的人還是針對飛船上的人,都需要1400年才能到達那個星球。距離固定,速度固定,時間也是固定的,不固定的只是參考系不同。正如到一個城市,你騎自行車一天,開車只需一小時,只是開車節約了23小時,但並不是你比騎自行車的年輕了23小時。光速也是如此,給火星車發無線電信號,也是需要等待半小時的,並不是瞬間完成的。
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