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以光速离开地球一天再飞回来,地球会发生什么?

2018-04-10

火星一号  科普作者
在谈论这个问题之前,先来看一下狭义相对论的质速关系:
其中v表示物体的运动速度,m表示物体在速度为v时的质量,m0表示物体相对静止时的质量,c表示光速。
把上述的关系式做成如下的示意图:
可以看到,当速度v趋近光速c时,物体的运动质量m趋于无穷大,显然无法使这样的物体继续加速到光速。因此,对于飞船这样有静止质量的物体,其速度只能低于光速。
尽管如此,只要物体的速度越接近光速,钟慢效应就越明显。根据狭义相对论的时间膨胀效应:
其中ΔT表示飞船时间,Δt表示地球时间。
根据上式可知,当v=0.866c时,ΔT=0.5Δt,这意味着地球上过2秒,飞船上才过1秒。因此,如果飞船以这个速度离开地球一天再返回地球(这里一天指飞船上的时间),地球上将会过去两天。当v=0.999996247c时,如果飞船以这个速度离开地球一天再返回地球,地球上将会过去1年。当v=0.99999999999996247c时,如果飞船以这个速度离开地球一天再返回地球,地球上将会过去1万年。如果越接近光速,当飞船回到地球之后,地球上早已是沧海桑田。
然而,用一天的时间加速度到亚光速的地步,需要极大的加速度。假设飞船以静止状态从地球上出发,并做匀加速运动,飞船速度与加速度a的关系为:
考虑到相对论效应,不能使用经典物理学中的匀加速运动公式vt=v0+at。根据上式,如果用一天的时间使速度匀加速到0.866c,加速度将高达466g。要知道,普通人承受3g已经相当困难了,而长时间承受几十g的加速度足以致命,更何况是几百g。这里在计算时还没有考虑到减速回地球的情况,如果考虑这样的情况,飞船需要在半天的时间里加速到0.866c,加速度则要翻倍,人体更无法承受。因此,如果要让太空旅行者活着回来,仅飞行一天的时间,并不能产生很明显的时间膨胀效应。
赛先生科普  科普自媒体
在谈论之前,我们需要先确定这个一天是相对于谁而言?
如果是相对于地球而言的话,飞船一去一回,也就是两天,坐飞船离开的宇航员以及地面上的人都不会发生什么变化。
而如果“一天时间”是相对于飞船而言,那么麻烦就大了,这一去一回,由于时间延缓的存在,外部世界的时间将会向无穷远流逝!恐怕地球早被太阳吞噬了。
不过这里需要注明一点,飞船的速度是无论如何都不能达到光速的。
在狭义相对论的质增公式中已经说的很明白了,无限的逼近光速,会导致飞船的质量接近无穷大,而为了继续加速,那么飞船的输出动力将会是无穷大,因此达到光速是不可行的。
期待您的点评和关注哦!
物原爱牛毛1 山东弘宇农机股份有限公司钳工
按照目前的认知水平和技术能力任何静止质量不为零的物体是不可能达到光速的,根据狭义相对论的质速公式m=m0/√1-(v/c)²(其中m0为飞船静止质量,v为飞船运动速度,c为光速),当v=c时,式子就变成1/0,质量m变为无穷大,所以是不可能达到光速的。再者除非不是人坐飞船以光速离开地球,否则人在一天(飞船的时间)中加速到光速再减速到零再掉头返回加速到光速再减速到零是受不了的。加速度几千个g,根据广义相对论的等效原理,这么大的引力把人压成饼了。所以这个题根本就没意义,除非改成接近光速且不考虑加速过程,一上来就这个速,这样题才有意义。
我看到楼主们答的都挺好,计算回到地球后地球过了多少时间,这就是个“双生子佯谬”的问题。
根据接近光速的程度,有的算是两天,有的算是1万年,有的算是61286年……,我也就不再重复了。我只补充一点思考:人真要达到光速会发生什么?这一点也是爱因斯坦一直想知道的。实际上当人达到光速的那一刹那,在地球的观察者看来,飞船上的时间停止了,假设飞船真达到光速,那这个参考系时间也将停止,只不过这一点永不会到达,因为如果达到了,宇宙对于这个人来说就崩溃了,人将成为宇宙的主宰,宇宙的奥秘全在这人的掌握中,当然人已经脱离了宇宙普通时空的羁绊,人如果“这时”想起回到地球去看看,地球早已经不存在了,因为已经过了无限的年数了(由0.9999999……∞个9c到1c过程中地球过了无限时间),绝不仅仅是几万年的事。
所以宇宙是不允许你超过光速的,甚至等于光速也不行,你永远追不上光,你即使大于30万公里/秒的速度了也追不上光。光对于你来说永远是光速。
量子猫
题主又犯了一个常见的错误,就是有静质量的物质是无法到光速的。
就像1/0一样,是错误的。
这里我就回答:以近光速离开地球一天再飞回来,地球会发生什么?
根据相对论,这个问题也称为“双生子样缪”,你假如有个同样大的兄弟,你以接近光的速度做飞船离开1天后,再返回,那你兄弟会比你大的多,这也取决于你接近光速的多少来决定。
那我们娱乐的来算一下:
如果你坐飞船以0.9倍的光速离开地球一天,那你回来后会抵达2天后的地球,地球上的兄弟会说你离开两天了,而你自己和你的钟则表示,你确定你的确只度过了一天。
如果你以0.99C的光速离开地球一天,那你就会来到7天以后的地球,同样,你也只在飞船上度过了一天。
但如果你以0.999 999 999 的速度飞离后一天回来,你就会发现你来到了61年以后了,你已经抵达未来,而你的兄弟已经等你等到7老80了。
最后如果你坐一辆0.999999999999999(15个9)倍的光速飞出去一天,那你回来后将是天荒地老了,共计地球年61286年。这时你会发现地球怎么样我就不知道了
相对论指出,如果你越接近光速这中效果将越明显。而我们先在的宇航员就会有这种体验,他们在外太空待久了后,回来都会到0.000001秒之后的未来(速度慢相对论效果不明显)。
若有其它问题请在评论区留言哦:)
上帝从不胡弄人
为什么爱因斯坦双生佯谬这么有魅力呢?就是因为人类的时间变成了测量的奴婢、时间是人类的抽象制度、不能随测量的变化而变化!测量是为了统一的时间、所以人们普遍不接受把测量的时间鬼魂化!当然人类两地的事件需要通过测量而沟通、在时间上取得一致你认同、可是、当年爱因斯坦最大的困难就是宇宙中找不到超光速的信号、现在不同了、如果今后的将来、人类可以利用量子纠缠来测量时间的话、爱因斯坦对时间的测量定义将会有革命性突破!
路程212491435
3月16号你以光速飞一天离开地球,再以光速飞一天回来当然是3月17号,你要是音速回地球那就出问题了,光速每秒30万公里,1分钟60秒乘以30万公里是1800万公里,1800万公里再剩以60分108000万公里,24小时乘以108000万公里,一天是2592000万公里。音速每秒340米乘60秒是2040米再乘60分是122400米再乘24小时2937600米再乘30天等于88128000米是88128公里,12个月是1057536公里,呵呵,要接近28000年才能飞回地。
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来自:三平斋  > 宇宙科学
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