乘坐光速飞船穿越银河系需要多长时间?一瞬间还是18万年?
最新的探索发现表明,银河系直径至少18万光年,而不是原来的10万光年。那么如果乘坐一艘光速飞船,穿越银河系需要多长时间呢?是一瞬间还是18万年?
按照计算公式,时间等于距离除以速度,很容易得到18万年的答案。但事实上并非如此,答案应该是一瞬间,不需要任何时间就能穿越银河系。
这里不得不提到爱因斯坦的狭义相对论。根据狭义相对论,时间和空间都是相对的,速度越快时间就越慢,这就是时间膨胀效应。同时还会有尺缩效应,速度越快,距离就会越短。时间膨胀效应和尺缩效应是等价的,也是同时出现的。
时间膨胀效应和尺缩效应都有公式可以清楚表达。
从公式中可以看出,当速度无限接近光速时,时间就无限趋于零,同样地距离也无限趋于零。
说白了,如果一艘飞船以光速飞行,就可以瞬间跨越任意距离。因为不管多远的距离对于飞船来讲都是近在咫尺,哪怕是宇宙的边缘也是如此。
光速飞船不需要任何时间就能穿越银河系,哪怕穿越整个宇宙也是一瞬间的事情。
往更深了说,飞船本身已经脱离了四维时空的束缚,最后不再是飞船,而是成为光子。对于飞船来讲,时间和空间都不存在了。
但是对于地球上的观察者来讲,飞船仍旧需要18万年的时间才能穿越银河系,因为参照系的选择不同,就会造成完全不同的结果。就像在我们眼里,太阳光需要8分钟左右的时间才能达到地球,但是对太阳光自身来讲,不需要任何时间就能到达地球,因为光本身就没有时间概念,也没有空间的概念。
当然,飞船的速度不可能达到光速,那么我们就假设飞船以亚光速穿越银河系,需要多长时间呢?
首先强调一点,18万光年是在人类眼里的距离,对于亚光速飞船来讲,由于速度非常快,尺缩效应就非常明显,银河系的直径就不再是18万光年,而是会更短。到底是多少呢?有尺缩效应公式可以计算:
通过公式可以计算出,当速度达到0.8倍光速时,距离L只有10.8光年。V达到0.99999999倍光速时,距离L只有25光年。速度越快,对于飞船来讲距离就越短,在我们眼里的18万光年,对于飞船来讲可能只有1光年甚至只有几米远,当然飞船的速度必须非常接近光速才行!
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