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駕駛接近光速的飛船飛行一分鐘後回到地球,還能再見到家人嗎?

駕駛接近光速的飛船飛行一分鐘後回到地球,還能再見到家人嗎?

本文參加百家號 #科學了不起# 系列徵文賽。

關於光速一直以來都是談論的熱門話題,而在科幻電影中,光速飛行似乎並不是什麼大事,但依照目前l科技水平來說,光速飛行是一個天方夜譚的話題。

駕駛接近光速的飛船飛行一分鐘後回到地球,還能再見到家人嗎?

按照愛因斯坦提出的相對論,宇宙中任何有質量的物體都無法達到光速,換一種說法就是人類只能無限地接近光速,但是不可能達到光速,更不可能超越光速。

時間的相對性

假如你和朋友約好了兩點鐘見面,可是你到了約定地點,你的朋友來晚了卻認為是你來早了,出現這種狀況可能就是你們兩依據的時間不一樣。

駕駛接近光速的飛船飛行一分鐘後回到地球,還能再見到家人嗎?

為在高中物理中也講到過,參照物不同就會導致觀察的結果不同,而回答問題前我們需要明白,這個“飛行一分鐘”依誰來作為“參照物”的,是地球的一分鐘,還是駕駛員的一分鐘呢?

如果是地球的一分鐘,可能這個問題就顯得很白痴了!

答案肯定就是還能見到家人了,而且一分鐘內不會有任何的變化。

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駕駛員的一分鐘。

如果是依照駕駛員的一分鐘來說,情況就有些複雜了,地球可能會會發生極大的變化,最大的變化就是時間了,有可能飛船裡過去了一分鐘,在地球可能已經過了幾千年,具體還要取決於這艘亞光速飛船有多接近光速,所以自然就見不到家人了。

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狹義相對論之時間膨脹效應

時間在我們普通人的眼中,時間就是時間,只是一種時間單位,並沒有特殊的解釋。

但愛因斯坦認為時間可並不是一種簡單的計時單位,時間是可以上升到與空間問題的,形成時空概念。

愛因斯坦在相對論中認為時間和空間就組成了時空,時空會發生扭曲,這是由於時間存在著膨脹效應。

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而所謂的時間膨脹效應是指時間並不是一成不變的,它會隨著一些條件而發生改變,比如運動速度,這就是時間膨脹。

用通俗的話來說,當速度越快的時候,時間就會過得越慢,而當時間達到光速的時候,時間就會停止。

所以愛因斯坦曾認為,從理論上說時光倒流是可以實現的,但是要滿足一個條件——超越光速。於是愛因斯坦在相對論理論提出,物體的時間會隨著速度的加快而變慢,當某個物體的速度無限接近光速的這個時候時間就趨向於停止。

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這樣就有一個說法當速度達到光速,時間就停了,那也就是說當某個物體的速度達到光速就可以實現時光倒流了。

駕駛員的一分鐘來說,地球會過去多久?

看下面的式子,設t′為地球上的時間,t為近光速飛船上的時間(此時t應小於等於60),V為飛船的運動速度,C肯定就是光速了。飛船以接近光速的速度行駛,那麼V無限趨近於C。

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這樣的話分母的根式無限趨近於0,這就有在t≠0的時候,t′趨近於+∞,所以飛船上過去的時間很短,可是在地球上過去的時間就會很長,總之就是飛船速度越接近光速,地球上的時間越長。