【Q&A】為什麼以接近光速旅行感覺不到時間流逝？

Q：半人馬座比鄰星距此 4.2 光年，也即 397353 億公里，假設乘坐接近光速的飛船，即秒速 29.9 萬公里，去往比鄰星。對於飛船上的人來說，難道不是要走 4.2 年嗎？為什麼卻感覺是一瞬間？時間不等於路程除以速度嗎？我實在是搞不明白。

A：既然飛船是接近光速，那麼就要考慮狹義相對論。

顯然，飛球從地球到達比鄰星是需要加（減）速的。根據「雙生子佯謬」的結論：連接時空（即時間+空間4維對象）中的兩點的所有運動軌跡中，做慣性運動的那條軌跡所花的時間最長，可知：由於地球上的觀察者做慣性運動，而飛船有變速過程，所以該過程中飛船比地球上的觀察者所經歷的時間更短。

有人計算過雙生子佯謬會造成多麼明顯的效應。如果飛船駛向距離我們 4.2 光年的比鄰星，在飛行的前 4 個月中，火箭一直以 3g （這裡， g 是重力加速度）的加速度加速。加速結束時，飛船達到 2.5×10^8m/s ，這時，關閉發動機，宇航員處於失重狀態，做慣性運動（勻速運動）。接近比鄰星時，再以 3g 減速。訪問比鄰星後再以同樣的方式返回。地球上的人覺得飛船往返用了 12 年，宇航員則覺得整個過程只用了 7 年。他比一直在地球上的生活的，並與他同年同月同日出生的人年輕了 5 歲。

再設想一艘去銀河系中心旅行的用光子發動機發動的飛船。飛船先以 2g 加速度加速，不關閉發動機。飛行一半距離後，再以 2g 加速度減速，到達銀心後再以同樣的方式返回地球。計算表明，地球上的人覺得飛船返回時已過了 60, 000 年，但飛船上的飛行員則覺得只過了 40 年！

關於雙生子佯謬的詳細解釋，參見圖片：

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