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如果一个人以光速飞入宇宙,一天之内回来,他的家人还在地球上吗?

来源:自贡热线 时间:2021-01-07 20:01:46

星际旅行是许多人的梦想,但宇宙太大了,我们还无法从太阳系飞到其他恒星系统。离太阳系最近的恒星系统是南门二号,距离地球四光年之遥,一个由三颗恒星组成的系统,人类空间技术需要数万年的时间才能到达。

没有光速宇宙飞船的速度,我们就无法在宇宙中行走。考虑到一光年是光年的光速,而银河系直径超过100000光年,银的中心离我们26000光年,即使有光速的航天器,也要花上数万年的时间才能在银河系上漫游。那么,光速飞船的速度在浩瀚的宇宙中仍然很难移动吗?

事实上,根据爱因斯坦的相对论,只要有光速飞船,我们就可以去宇宙中的任何地方,不管距离多远。因为船上的光速正在减慢,所以它不再与地球上的时间同步。

如果有人在返回地球前在宇宙中飞行了一天,他的家人还在地球上吗?

以光速,作为宇宙飞船的参照系,空间将缩小到零,时间将停止流逝。因此,即使在宇宙的尽头,光飞船的速度也是瞬间到达的。如果你返回地球,你就会在瞬间到达。从离开到宇宙的尽头,再到返回地球,船上的人都感觉不到时间的流逝。

然而,光速以外的时间情况并非如此。据估计,整个宇宙的半径至少为12万亿光年(465亿光年只是可观测宇宙的半径),当光速航天器完成星际飞行时,在宇宙飞船外的时间将持续24万亿年。

经过这么长一段时间,宇宙一直是生命的沧桑。太阳还有50亿年的生命,因此到那时,太阳将燃烧殆尽,冷却成黑矮星。地球可能早就被红色超级恒星太阳吞噬,或者完全烧焦。当光速飞船恢复时,地球上就不再有任何活力,太阳系被黑暗和寂静所困。

到那时,宇宙可能已经进化到了时间的尽头。整个宇宙将不再像光飞船发射的速度那样充满活力。宇宙将消耗所有有用的能量,宇宙的熵将增加到最大。或者宇宙可能停止膨胀,空间开始崩溃,然后回到奇异状态,在未来重新启动,开始新一轮的大爆炸。

但是相对论表明,保持时间的宇宙飞船仍然不能制造,这是受到物理学定律的限制。如果有光速航天器的速度,就意味着存在光参考系统的速度,它将使这个参照系中的光速变为零,从而违反了光速不变的原则。

光速不变性原理表明,真空中的光速在任何参照系中都不会发生变化,而且光速是相同的。这是狭义相对论的基石,得到了迈克尔逊-莫雷实验和麦克斯韦电磁理论的有力支持。

然而,以足够接近光速的速度,亚光航天器的时间通过速度也会变得非常缓慢。

根据狭义相对论的时钟慢效应,如果亚光速航天器在光速99.99999999985%的飞行一天后返回地球,那么地球上的时间是500年;如果速度达到光速的99.9999999996252%,地球上的时间将持续一万年。在这种情况下,太空旅行者前往地球的未来,贺龙离开地球时在那里没有亲人。

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