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接近光速飛行一分鐘后返回地球,還能看到自己的家人嗎?

天空之城 2022/09/15

網絡上有太多類似這樣的問題,問題核心其實就是狹義相對論中的「時間膨脹」:速度越快,時間就越慢。越是接近光速飛行,時間流逝的速度就越慢,如果無限接近光速飛行,時間就趨于停止。

而問題的核心在于:到底有多接近光速?

愛因斯坦的狹義相對論中的「時間膨脹效應」在我們日常生活中根本體現不出來,因為只有非常接近光速的速度,才會出現明顯的「時間膨脹」,而我們平時經歷的速度與光速相差太大了。

所以,總的來講,會有三種答案。

如果飛行的速度并不是非常接近光速,比如說0.5C(0.5倍光速),飛行一分鐘后返回地球幾乎不會發生任何異常。

如果非常接近光速,比如說99.99%光速,你和家人就會感覺到明顯的時間差異。

而如果無限接近光速,哪怕只離開地球一分鐘,有可能再也見不到自己的家人了,因為自己的家人早就去世了,甚至連地球本身都已經毀滅了,你根本不可能返回地球。當然這種情況要求你必須無限接近光速才會出現。

由于只是離開地球一分鐘,所以只有非常接近光速,時間膨脹效應才能更明顯地體現出來。具體的時間膨脹效應(鐘慢效應)如下:

當速度達到99%光速,時間會膨脹7倍(也就是時間變慢了7倍)。

速度達到99.99%光速,時間膨脹70倍。

速度達到99.999999%光速,時間膨脹超7000倍。

所以,如果速度達到了99.99%光速,離開地球一分鐘,地球上也只是過去了70分鐘而已,看起來時間膨脹效應并不明顯,那是因為離開的時間確實太短了,只有一分鐘而已。

如果離開地球一天,甚至一年時間呢?

如果離開地球一年,會發現地球已經過去了70年,恐怕自己的父母很可能不在人間了。

如果速度更快,無限接近光速,哪怕只離開地球一分鐘,地球時間也可能過去幾年,幾十年甚至更長時間。

有人可能覺得狹義相對論的「時間膨脹效應」太虛幻,甚至認為不會存在這樣的「時間膨脹效應」,實際上,這種事件膨脹效應早就存在于我們現實生活當中,只不過由于我們生活在低速世界,我們平時經歷的速度在光速面前實在太慢了,我們很難直觀地體驗到時間到底是如何變慢的,所以很多人不太容易接受狹義相對論的時間膨脹效應。

時間膨脹在我們日常生活中最直接的體現就是我們每天都在用的導航定位系統。由于天上的衛星運行速度很快看,而衛星導航又要求必須非常精確(不然我們會被導航到溝里去),所以必須考慮到衛星快速運行情況下產生的時間膨脹,校正衛星上的時間,讓其與地球時間保持一致,這樣才能保證衛星導航系統的準確運行。

雖然衛星運行的速度與光速相比也顯得非常慢,但在時間的累積下,時間膨脹效應也不容忽視。

對于我們普通人來講,速度引起的時間膨脹效應其實與我們關系不大,即便是我們一輩子都生活在飛行上一直飛行,一生下來我們的時間變慢的也非常有限,也只是慢了幾秒鐘而已,這幾秒鐘對于我們來講并沒有什麼意義。

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