如果有人以亞光速飛行1年再返回,地球上的時間會過去多久

2022-04-07 10:40:27 字數 5319 閱讀 8588

1樓:火星科普

這個問題涉及到了愛因斯坦的相對論。相對論禁止人以光速運動,因為人是有靜止質量的,加速到光速需要無限能量。如果有人以足夠接近光速的速度離開地球,然後再以相同速度返回,那麼,地球上的時間會過去多久呢?

鐘慢和尺縮效應

在相對論的框架下,時間和空間不再是絕對的存在,它們會隨著觀測者所在的參照系不同而發生變化。根據狹義相對論的鐘慢和尺縮效應,參照系的速度越快,並且越接近光速,時間會變慢到趨於停止流逝,空間會被壓縮到趨於零,具體公式如下:

上式中,δt和δl分別為運動參照系的時間和距離,δt和δl分別為相對靜止參照系的時間和距離,v為相對速度,c為光速。

如果太空旅行者的運動速度能夠達到0.866c,當他在太空中飛行1年返回地球上之時,地球上的時間已經是兩年之後。地球人會認為太空旅行者是在前年離開地球,而不是去年。

如果速度更快,時間膨脹效應越顯著,例如,當速度為光速的99.9996252%時,經過1年太空飛行的人回到的將會是365年之後的地球,跟他同個時代的人早已不在人世。而如果太空旅行者以這樣的速度飛行1天,地球上的時間將會過去1年,這可謂是「天上一天,地上一年」。

究竟誰的時間變慢了?

不過,相對論表明沒有絕對時空,也就沒有哪個參照系更高階,所有參照系皆平權。既然如此,地球上的人會覺得太空旅行者因為運動而時間變慢,反過來,太空旅行者也會覺得自己是靜止的,地球在遠離他,所以地球上的時間會變慢。那麼,究竟是誰的時間變慢了呢?

事實上,上述問題討論的時候已經忽略了一個非常關鍵的東西,那就是加速和減速的過程。太空旅行者乘坐飛船從地球上出發,需要不斷加速才能達到亞光速,回到地球上又要進行減速。也就是說,整個過程都是變速運動,而上述的公式只適合慣性參照系,也就是勻速直線運動或者相對靜止的情況。

經過加速和減速之後,飛船成了非慣性參照系。

由於太空旅行者需要力進行加速和減速,所以太空旅行者會真切地感受到慣性力,真正在加速或者減速運動的是太空旅行者。加速運動不是相對的,地球並沒有加速。因此,時間變慢的是太空旅行者,而不是地球。

1g加速運動

如果要在很短時間內加速到亞光速,所需的加速度非常高,人體根本無法承受。對於長期的太空飛行,加速度為恆定1g是最好的選擇,因為這樣可以模擬在地球上感受到重力的情況。

在進行太空飛行時,前半程可以用1g加速度不斷加速,後半程再用1g減速度不斷減速。通過這樣的方式,其實也能實現遠距離的星際之旅,因為鐘慢效應也會變得非常明顯。

通過計算可知,如果以這種方式飛到1400光年外的開普勒-452b(有著「地球2.0」之稱的系外行星),太空旅行者只要經歷大約14年的時間。不過,對於地球上的人來說,太空旅行者飛到開普勒-452b需要2023年的時間。

2樓:時光匆匆

如果以亞光速飛行一年,再返回的話,若是用亞光速返回,那麼也就是幾年的時間,但若是普通的速度返回,估計就是上千年了。

3樓:冷侃娛文

如果有人以亞光速的速度飛出去再飛回來,那麼地球一年過去了,而這個人是沒有變化的,通過這一個道理也就說明,如果可以超過光速的話,就有可能穿越時空。

4樓:ang伈

一個人用這樣的速度在太空中飛行的話。相當於他一直飛行就相當於十幾年的時光,而在地球人看來,到達當地的話就需要幾千年的時光。

5樓:葉美美呵呵

如果規定了時間是1年的話,那返回時間也是有1年的時間。實際上,這個時間是不變的,但是,如果是以其他的速度飛回來的話,時間就會變化。

6樓:挽清夢

如果人類要以亞光速飛行狀態飛往地球,那麼在地球上應該是過了好幾億年了吧。因為光速的長度非常的長,對於我們在地球生活的時間來說真的不值一提。

如果有人以亞光速飛行1年再返回,地球上的時間會過去多久?

7樓:匿名使用者

這個問題要分兩種情況,首先是題目中「有人以亞光速飛行1年」這個1年是對於誰來說的呢?

如果是對於地球上的人「一年」來說,亞光速那就計算為99%的光速好了,以這樣的速度飛行「地球人眼裡的一年」,再用同樣的速度返回,那就是相當於返回時間也是「一年」,即一共地球人看來過去了兩年。對於你來說按照洛倫茲變換2=t'/√(1-0.99^2)也就是t'=0.

141*2,對於你來說過去了0.282年,差不多三個月多12天。

如果是針對於飛船上的人的「一年」,那就遠了去了,如果這個人達到了光速,那麼時間就已經不是一個單位了,因為對於這個人來說「時間」這種靠「光速秒」單位來確定的單位已經失去了意義,他已經永恆了,但是題目中提到的「亞光速」我們記為99%的光速,根據洛倫茲變換可得地球上的時間t=2(飛行員的2年)/√(1-0.99^2)=2/√(1-0.9801)=2/√(0.

0199)約等於14.2年,也就是說你在飛船上感覺自己飛行了兩年,回到地球之後身邊的家人朋友告訴你已經14年兩個月零12天過去了,他們可能已經容顏老去但是你還是當年的模樣,因為你的時間相對於他們變慢了。

所以這道題呢,該怎麼解關鍵在於你這個一年的描述是什麼樣的,以地球人眼中你飛行了一年來說的話那就是題目即答案,一共1+1=2年,如果以你是飛行員你眼中的一年來看的話,那就要看你的速度是多少,99%的光速的話就是地球上過去了14年多。

再多說一句,如果你的速度可以達到光速的99.9996247%,那麼你的一天就是地上的一年,你的一年就是地球上的365^2年,你飛一年地球上十三萬年過去了,是不是很有趣^_^

8樓:風火輪

如果以0.9倍光速飛行,t'=1,算一下t=2.3,一個來回的就是4.6年。

如果以0.99倍光速飛行,t'=1,算t=7.1;

如果以1倍光速飛行,t→∞,也就是飛船上的時間實際已經靜止了。

9樓:北方天空

2年,去一年回來一年,不算掉頭時間,不考慮速度變化

乘坐飛船亞光速飛離地球,1天后返回,地球上過了多久?

10樓:明暗交雜一笑生花

我認為這麼長時間以後地球會過來數十年。

11樓:萌萌不知道

我覺得這個還是無法證實的,可能也過了一天也可能過了一年。

12樓:夔穀子

地球上應該是過了很久的時間,要麼就是很多的。

13樓:我要堅挺

我覺得如果你選擇了這樣得方式地球可能過去幾千年了。

相對論說如果你以光速飛行1年回來,地球上已是過了幾百年`這是為什麼?

14樓:

相對論誕生後,曾經有一個令人極感興趣的疑難問題---雙生子佯謬。一對雙生子a和b,a在地球上,b乘火箭去做星際旅行,經過漫長歲月返回地球。愛因斯坦由相對論斷言,二人經歷的時間不同,重逢時b將比a年輕。

許多人有疑問,認為a看b在運動,b看a也在運動,為什麼不能是a比b年輕呢?由於地球可近似為慣性系,b要經歷加速與減速過程,是變加速運動參考系,真正討論起來非常複雜,因此這個愛因斯坦早已討論清楚的問題被許多人誤認為相對論是自相矛盾的理論。如果用時空圖和世界線的概念討論此問題就簡便多了,只是要用到許多數學知識和公式。

在此只是用語言來描述一種最簡單的情形。不過只用語言無法更詳細說明細節,有興趣的請參考一些相對論書籍。我們的結論是,無論在那個參考系中,b都比a年輕。

為使問題簡化,只討論這種情形,火箭經過極短時間加速到亞光速,飛行一段時間後,用極短時間掉頭,又飛行一段時間,用極短時間減速與地球相遇。這樣處理的目的是略去加速和減速造成的影響。在地球參考系中很好討論,火箭始終是動鍾,重逢時b比a年輕。

在火箭參考系內,地球在勻速過程中是動鍾,時間程序比火箭內慢,但最關鍵的地方是火箭掉頭的過程。在掉頭過程中,地球由火箭後方很遠的地方經過極短的時間劃過半個圓周,到達火箭的前方很遠的地方。這是一個"超光速"過程。

只是這種超光速與相對論並不矛盾,這種"超光速"並不能傳遞任何資訊,不是真正意義上的超光速。如果沒有這個掉頭過程,火箭與地球就不能相遇,由於不同的參考系沒有統一的時間,因此無法比較他們的年齡,只有在他們相遇時才可以比較。火箭掉頭後,b不能直接接受a的資訊,因為資訊傳遞需要時間。

b看到的實際過程是在掉頭過程中,地球的時間進度猛地加快了。在b看來,a先是比b年輕,接著在掉頭時迅速衰老,返航時,a又比自己衰老的慢了。重逢時,自己仍比a年輕。

也就是說,相對論不存在邏輯上的矛盾採納哦

相對論和時間一個問題。

15樓:命運終點

在飛船參考系它沒動,地球飛行了1年×他自身的速度;在地球參考系他飛行了100年×他自身的速度。

狹相初學者一個最大的問題就是總是忘了要討論某個引數或者某個物理過程,必須事先指定參考系,不同參考系的結論一般不同。你這個錯誤有點多,比如距離不是100光年而是100年×飛船的速度,以及飛船系測得自身速度為0,因為飛船系是飛船的共動系。他測出的是地球對於飛船系的速度,而這個速度在數值上等於地面系測得的飛船速度。

設地面系測得的飛船速度為v,在飛船系看來,他自己靜止,地球走了v距離,時間為1年;在地面系看來,他走了100v距離,時間為100年,兩個系換算出來的速度都是v,沒有矛盾。

請問 如果 假設 一個人能以 光速飛行 ,環繞地球飛一年,那麼 他一年後回到地球,時間上會有不同嗎?

16樓:匿名使用者

敢問lz的意思,這一年是指在光速參照系中的一年(比如說他乘坐的是宇宙飛船,這裡指飛船上的時間),還是地球上的時間?按照狹義相對論,時間隨著速度的上升被壓縮,也就是比例係數為根號下1減去速度除以光速的平方,通俗點,當已接近光速飛行時,地球上過了一年,飛船上只不過是瞬間的事,當速度為光速時,地球上一年,在飛船上時間為0,也就是飛船還沒起飛就降落了,要是飛船上的一年的話,地球上的時間經歷為無窮,也就是你永遠回不到地球;就是這樣,奇妙吧。

理論上當速度超過光速時,時間會向後退,也就是回到過去-v-,不過這會導致悖論,比如說你回到過去把你媽殺了,還能有你嗎-v-

一般來說,科學家認為即使超越光速,時光倒流,也只不過到了一個與這個世界幾乎完全相同的平行世界中去,不會影響你所在這個世界的過去(話說有點牽強-v-)

穿越未來這個理論上沒怎麼聽說過 (不好意思啊,我只是隨意說說,對不起啊-v-)

17樓:匿名使用者

簡單的說,根據相對論計算出時間延長的倍數,那就知道怎麼樣了——可能那個人感覺只過去了1小時,但是地面上已經過去了幾百年。

相對論只是讓時間變的緩慢或者加速流失,但不會讓時間倒退啊。

18樓:德的智

物體是無法達到光速或超越光速,如果物體以超高速(如二分一光速),那麼它的時間會變慢,長度變短,質量變大,人高速運動一年後可以到超過一年以外的時間。如果你感興趣的話,可以瞭解一下相對論,這是除了愛因斯坦外只有幾個人明白的理論,在下只是略知一二(都是高一物理學的)

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