假設人類以光速飛行,是否可以瞬間跨越整個宇宙

時間 2021-07-01 23:09:14

1樓:星球上的科學

愛因斯坦的相對論。

在2023年和2023年愛因斯坦分別提出了狹義相對論和廣義相對論,打破了牛頓一直以來堅持的絕對時空觀。

牛頓認為任何人在任何地方所經歷的時間都是一致的,時間本身是不變的,愛因斯坦則認為時間是相對的,可以理解為每個人的時間可能是不同的,而造成這樣的因素就是物體的運動速度和所處的引力場強度。

愛因斯坦的狹義相對論也可以理解為時空論,因為在相對論中,愛因斯坦將時間與空間通過光速不變原理這個跳板緊密的連線了起來,統一了時間和空間。

乙個高速運動的物體,越接近光速效果越明顯——時間變慢,運動方向尺度變小,這也就是說在理論上,當人達到光速飛行的時候,無論多遠的距離,在感覺上都是瞬時到達的。

根據愛因斯坦的廣義相對論,物體運動速度越接近光速,時間流逝越慢。那麼理論上達到光速後,時間就會靜止?

物體運動速度的上限——光速。

從理論上說,沒有任何一種物體的飛行速度可以達到光速或者超越光速。

在質能方程中,愛因斯坦統一了質量和能量的關係,他認為質量和能量是一回事,質量裡有能量,能量裡有質量,從而提出了質能方程e=mc^2。

根據質能方程可以看出,如果乙個物體的速度越接近光速,它所需要的能量就會趨近於無窮大,因此愛因斯坦的相對論直接提出「任何具有靜態質量的物體的速度根本無法超越光速」。

由於經典力學曾經提出,物體的速度能夠決定其動能,換句話來說就是只要動能夠大,速度也能提公升到光速,之前已經說了愛因斯坦的相對論和經典力學的觀點是不一樣的。

即使是一艘靜止質量為0的飛船,它的速度也根本無法提高到光速,而且物理學們通過實驗也發現,即使一顆質量幾乎為零的電子也根本無法通過粒子加速器加速到光速,最多能夠加速到接近光速。

當然,在現實中證實了無論物體的質量情況如何,它都無法加速到光速,更何況是現在人造飛船的質量那麼大,能夠有現在的速度已經是不錯的了。

所以,通過狹義相對論和質能方程,可以得到,凡是靜止質量不為0的物體,都無法達到光速。但光的質量為零,所以在達到光速時並不會出現無限大的質量。

但在狹義相對論中,物體如果達到光速,質量和密度就會變得無窮大,所以當飛船達到了光速,那麼人類可能會被巨大的密度和質量撕裂。就像黑洞一樣,因為黑洞密度大質量大,最大的特點就是吞噬一切。

當然,光速並非不可超越的,宇宙中也有很多的超光速現象,比如宇宙膨脹速度,而這個說法是針對於物質、資訊、能量來說的。

時間膨脹效應。

也叫做鐘慢效應,根據愛因斯坦的狹義相對論,當參照系的運動速度越快,時間流逝對速率越慢。

時間膨脹效應是愛因斯坦在相對論中提出的乙個理論。在大家的潛意識裡認為時間只是用來衡量物質運動的度量,而且任何事物都無法干預或者改變時間,那麼膨脹是什麼呢?

其實這個時間「膨脹」指的是引力和速度分別引起的時間膨脹。在愛因斯坦的相對論中提到時間與空間有著密切的關聯,有質量的物體會使其周圍的時空發生彎曲,通俗的來講就是遠離大質量物體的時鐘要比接近大質量物體的時鐘走的快。

而速度引發的時間膨脹指的是乙個物體運動的速度越快,在觀察者眼中,運動的物體的時間流逝就越慢,當物體運動的速度越接近於光速的時候,時間流逝就相對靜止。

不過其中的「時間變慢」指的是高速運動物體的時鐘相對變慢,而不是真正的「變慢」,時間的本質其實是「相對的」。

我們可以假設:如果乙個人駕駛著接近光速的飛船在宇宙中飛行了一百年,而這個接近光速的飛船在飛行的過程中,我們地球有可能已經過去了一千年。

所以由速度引起的時間膨脹並不難理解,只要我們能夠把握「相對」的這個觀點就可以了。

如何證實時間膨脹效應?

狹義相對論中的時間膨脹效應其實在現實中也有表現,比如運動著的時鐘的時間流逝速度會比較慢,而且時間膨脹效應已經得到了實驗證實,所以時間膨脹效應可不是大家以為的乙個猜想而是乙個經過實驗證實的科學理論。

在2023年,兩位物理學家喬伊·哈夫勒與理查德·基廷就利用了一架客機做了乙個實驗,首先把4個極為精確的原子鐘放在了即將飛行的這架客機上。

當客機飛行結束之後,再把這4個原子鐘的時間與地面上的原子鐘的時間進行比較,結果發現了客機上的原子鐘時間流逝確實比地面上的原子鐘慢了59納秒。

雖然時間慢的不夠明顯,但是這個實驗卻可以證明時間膨脹效應。還有美國的宇航局也曾經利用衛星系統在太空中做過幾次類似的實驗,結果也發現地球引力場的時間與和月球引力場的時間存在一定差別,從而證明了時空扭曲和時間膨脹是真的存在。

於是愛因斯坦的「時間膨脹效應」再次被證實是正確的,但時間膨脹效應有個前提條件就是當物體的速度無限接近於光速,如果當物體的速度遠小於光速時,時間膨脹效應將會不明顯。

如何計算時間膨脹?

我們舉乙個簡單的例子,並結合公式來看一下。

假設小紅站在地球上不動,作為觀察者觀測小明。而小明以一定的速度v在遠離小紅。用to來表示觀測者小紅看到小明做的任何動作所花費的時間,t用來表示小明自己感覺經過的時間,c是光速。

一、當小明遠離小紅的速度為光速的0.1倍即小明的速度為30000000m/s時,to=1.005t,這就說明了當小明用1s來抬一下頭,地球上的小紅就過去了1.005s。

二、當小明遠離小紅的速度為光速的0.9倍即小明速度為270000000m/s時,可得到,to=2.294t,在這時候小紅觀察小明點一下頭就需要2.294s了。

三、當小明遠離小紅的速度為光速的0.99倍即小明的速度為297000000m/s時,可得到,to=7.087t,在這時候小紅觀察小明點一下頭需要7.087s了。

四、當小明遠離小紅的速度為光速的0.99999倍即小明的速度為299997000m/s,就得到了to=223.614t,而這時候小紅觀察小明點一下頭就需要223.614s了。

不難發現,當小明運動的速度越接近於光速,時間膨脹效應就越明顯。

總結。

所以,如果人類可以實現光速飛行,理論上可以瞬間到達宇宙中的任何地方,即使是930億光年之外。但狹義相對論決定了有質量的物體無法達到光速,因此,我們只能無限的靠近光速。

2樓:小南學長

這個肯定是不可以的。因為宇宙之間的距離都是以光年來計算的,所謂光年也就是以光的速度需要跑上一年的距離,所以就算以光的速度,也不可能瞬間跨越宇宙。

3樓:三十五

假設人類以光速飛行,理論上可以瞬間到達宇宙中的任何地方,但是人類以光速飛行是不可能存在的。

4樓:

不可以,人類如果達到光速,質量和密度就會變得無窮大,可能會被巨大的密度和質量撕裂,例如黑洞。

5樓:農家小妹婉兒

如果可以用光速飛行,那麼肯定可以超越整個宇宙。因為這樣的速度特別快,要是用這個速度飛,宇宙很多的地方被人類飛了。

宇宙飛船如果以光速飛行,內部時間是否就是靜止?光速下人類身體可以承受嗎?

6樓:斷線的風箏

假設成立的話時間可以靜止,人可以承受任何速度,但是不可以承受過大的加速度。

7樓:丘師伯

時間是相對靜止,飛船內部時間還是正常流失的,光速飛行恆速是沒感覺的,只有加減速才有感覺,不會瞬間從靜止到達光速吧,這個估計加速度能把鐵給壓扁

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