接近光速的飞船能飞到宇宙尽头吗?狭义相对论中的钟慢效应是什么意思?

我们所处的宇宙,至少由700万一颗恒星组成在我们观测不到的地方还有更多的恒星尽管恒星的数量如此之多但更有讽刺意味的是即使距离我们最近的恒星比邻,星也有4.22光年人类目前飞行最远的探测器旅行者一号到达比邻。需要飞行七万多年而要到达最近的星系则需要飞行数百万年面对如此史诗般的距离,探索宇宙深处变得遥,不可及甚至成了一个笑话,宇宙似乎从,根本上禁止了人类,星际旅行的梦想,尽管科学家提出曲率飞行或者通过虫洞这。方式来实现,新机类型但这些方式甚至在理论上都无法通过验证要实现星际旅行有一种成熟的物理方法那就是乘坐一艘不断加速的飞船想象我们建造了一艘能以一记加速的飞船前往距离我们最近的恒星比邻星为了更好的规划。我们的,行程,我们需要了解爱因斯坦的狭义相对论,比邻星距离地球4.22光年假如我们飞船的速度为光速在外部观察者看来我们到达比邻星需要4.22年但根据狭义相对论,飞船内乘客会有钟慢效应,我们通过钟慢效应公式可以计算出飞船。

  泪的乘客经过的时间为零也就是说乘客不需要时间,瞬间即可到达比邻,星但事实上,任何有质量的物体不能超过光速,那如果我们飞船的速度为光速的99.99%根据上述公式,计算我们大约需要5.23小时即可到达比邻星。所以,我们的,行程可以分为三个阶段,出战加速阶段99%点光速巡航阶段入站减速阶段第一阶段中遗迹的加速度正好相当于地球的重力从而产生了人工重力因此船上的生活相对,平凡甚至有点无趣经过29小时的飞行我们到达。火星之后三轴我们超过旅行者二号飞船的速度每天会增加,86万公里,自食电磁波到达地球需要几周甚至几个月的时间以至于我们现在无法与地球实时,通信大约347天后飞船的速度将达到光速的99.99%进入巡航。此时我们距离地球大约0.475光年随后我们将以这个速度巡航4.05小时但在外部观察者看来在这个阶段我们飞行了3.27年第三阶段飞船经过347天的减速飞行到达比邻星最后我们用同样的方式返回地球。由此,可以,计算出,我们往返比邻星,总共耗时不足,四年,但当我们返回地球后发现地球上已经过去了十年多而这只是往返距离我们最近的恒星,如果用同样的方式往返一趟距离地球1500光年之外的银河系螺旋比猎户座机组人员。

  芭比需要4.4年但当他们回到地球时,他们也许成了历史的遗物,因为地球上已经过去了15个世纪,如果去,往一趟银河系边缘机组人员大约需要花费11年而地球上已经过去了4.8万年很难想象这么长的时间后人类会发生什么样的。的话也许他们会放弃我们今天的技术回到了一种新石器时代的生活方式,甚至我们这个曾经的家园已经被他们遗弃地球上不再有人类的踪迹但所有这些旅行仍然在我们所处的银河系中如果我们穿越银河系去往距离地球最近的仙女座机组。人员单程需要近300年而这已经远远超过了人类的寿命,我们所处的宇宙包含上千亿甚至更多的,星星一些星系处于数百亿光年之外我们可以继续加速飞船17无限接近光速这样飞船上的时间膨胀效应急剧上升以至于我们可以走得更远。那我们,能否,到达,宇宙,的,边缘,呢,答案是不能因为我们所处的这个宇宙在膨胀并且有一部分膨胀的速度超过了光速所以无论我们多么努力都永远无法追赶上这些区域无限接近光速的飞行使得我们的时间膨胀效应非常巨大在外部观察着看。来,宇宙已经过去了十万亿11年,宇宙的膨胀系数越来越大周围的其他宇宙向各个方向扩展,我们周围没有了星系,没有了,恒星整个可观测宇宙中没有任何粒子除了我们自己,到那时我们可能不再是真正的太空飞船那代表着。


收藏