飛船以0.99999倍光速在宇宙中航行一年,地球過去了多久?

宇宙探索 發佈 2023-12-29T05:46:03.986970+00:00

愛因斯坦的相對論提出了時間膨脹效應,認為時間會隨著速度的增加不斷變慢,當速度達到光速的時候,時間也會停止。

愛因斯坦的相對論提出了時間膨脹效應,認為時間會隨著速度的增加不斷變慢,當速度達到光速的時候,時間也會停止。

當然,我們也知道,有質量的物體是無法達到光速的,只能不斷向光速靠近,於是這裡產生了一個問題:相對正常速度的參考系下,時間流速會隨著速度的增加而不斷變慢,那麼現在我們乘坐一艘速度達到了0.9999倍光速的飛船,在宇宙中航行一年,地球過去了多久?

可能很多人會說,既然速度越快,時間越慢,可為什麼我們乘坐飛機航行前後,並不會感覺到時間有變慢?正是我們在現實中無法感覺到時間的變慢,所以很多人都會懷疑相對論提出的時間膨脹效應,認為時間隨著速度的變化而變化是不正確的。


可事實上,越快的速度時間越慢已經是一個被證明的現象,在現實生活中,想要看到現象只能通過一些先進精密的儀器,因為速度不夠快。只有人造衛星在地球軌道高速運行的時候,才能夠看到一些速度影響時間的差異。

相信很多朋友都知道衛星導航,導航衛星上的時間跟我們的時間是同步的,而實際上這個時間同步是經過校正之後的結果。人造衛星的時間跟地球的時間是不同步的,有著一些微小的差異,這就是速度帶來的影響。所以人造衛星發射成功後,還要根據時間膨脹效應對這個時間進行校對,這樣才能夠跟地球時間實現同步。

速度越快,時間越慢,這是不用懷疑的事實,可是想要真正體驗到巨大的時間差異,並不是那麼容易做到的事情,需要物體的速度非常高,這個速度要不斷向光速靠近,也就是亞光速飛行。


只有亞光速飛行產生的時間差異才會比較明顯,才會有天上一年,地上一年這樣的現象出現。當然亞光速也是分為很多個級別,越是無限靠近光速,那麼產生的時間差也就會越大,那麼0.9999倍光速會產生多麼巨大的時間差?以這個速度在宇宙中航行一年,地球會過去多久?

0.9999倍光速已經十分接近光速,或許在很多人看來,以這個速度在宇宙中航行一年,那地球至少也要過去數千年或者數萬年,那麼事實真的如此嗎?

我們不用懷疑以0.9999倍光速在宇宙中航行,地球產生的巨大時間差異,這個時間膨脹效應是非常明顯的,當然也沒有人們想像的那麼誇張。事實上,根據目前科學家的研究認為,0.9999倍光速能夠產生的時間差大約是百倍左右。


也就是說,我們乘坐0.9999倍光速的飛船在宇宙中航行一年,地球將過去百年左右,這個時間差並沒有我們想像的那麼誇張,如果只是0.999倍光速飛行,那時間差可能只能70年左右,如果是更小的0.9倍光速飛行,那時間差就更小了,可能只有幾倍。

由此可見,我們想要體驗到那種時光穿越的明顯差異,至少也需要將飛船的速度提升到0.9倍以上,越是接近光速,時間就會變得越慢。看到這裡,或許很多人對未來充滿了幻想,期望著有一天人類能夠實現這樣的速度,從而讓我們穿越到未來的時空。

那麼人類能夠做到這裡的時空穿越嗎?或許不大可能,根據目前科學家的研究,亞光速雖然是人類未來要減半的一個速度,但是要實現0.9倍以上這樣的亞光速飛行,或許根本就無法做到。


物體的速度之所以只能無限接近光速,那是因為有靜止質量的物體在不斷加速的過程中,質量會變得越來越大,而無限接近光速,需要一個無限的質量,同時也需要無限的能量。而人類的科技不斷如何努力發展,也不可能做到這種無限能量的供應。

所以,物體的速度即使實現了亞光速飛行,程度也是非常有限的,科學家研究後認為,我們人類最多也只能實現三分之一的光速,再高的速度很難實現,這跟技術沒有太大的關係,是宇宙規律的一種體現。

若是只能實現三分之一光速,那麼產生的時間膨脹效應就會非常有限,即使以這個速度在宇宙中航行一年,時間變慢也非常有限,無法實現讓我們期望的時空穿越。


看到物體的速度只能實現亞光速,不少人對於人類探索宇宙的未來也非常沮喪,要知道浩瀚的宇宙可是以光年為基本單位,即使是光速在宇宙中也只能算是龜速,而我們的速度也光速都無法達到,如何去探索浩瀚的星空?

其實這一點我們也不要擔心,愛因斯坦的廣義相對論同樣給我們指明了另外一條方向,那就是利用時空的扭曲。我們都知道,大質量的天體會對宇宙空間產生扭曲效應,質量越大這種扭曲效應越明顯,在中子星和黑洞的附近,時空扭曲是非常厲害的,這裡的時間流速也會非常明顯。


時間扭曲會產生時空速度,這個速度不受光速的限制,要知道時空本身就是沒有質量的,它是一種抽象化的事物。相信很多朋友在科幻電影中看到曲率引擎這種超光速空間跳躍模式,它就是利用了時空扭曲實現了超光速飛行。

可能有朋友會說了,時空引擎的超光速飛行不是違反了愛因斯量的相對論嗎?其實它們二者是兩個概念,並不衝突。曲率引擎模式的超光速飛行,應用的是時空曲率,讓空間本身實現超光速流動,從而帶動飛船進行超光速穿梭。

這樣就可以避免光速移動需要無限能量的難題,而且也可以輕鬆超光光速,這是人類未來探索宇宙,進行星際航行的一個希望。當然,曲率引擎這種模式目前還處於理論設想中,想要真正實現還需要漫長的道路要走,看到這裡,我們不得不說愛因斯坦的偉大。


愛因斯坦的廣義相對論,讓我們了解了時空扭曲這個現象的存在,有了這個方向的指引,我們才能夠找到突破光速的一種方法,才有希望在未來實現星際航行,由太陽系走向銀河系,由銀河系走向宇宙。

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