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相对论认为光速不能超越 那人类还能进行星际旅行吗?

时间:2019-05-13 21:49:12

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相对论认为光速不能超越 那人类还能进行星际旅行吗?

光速不变原理的深度解读

说的不错,任何有静质量的物体无法超越光速,甚至连光速也达不到,这是爱因斯坦相对论中光速不变原理的限制。所谓光速不变原理是指光在真空中传播的速度(299792458米/秒)相对于任何参考系是不变的,与光源和观察者的运动状态无关。短短的几句话含义深刻:光速不但是不变的,且还是最高的,因为它对于任何参考系(任何速度)仍然是光速,它的不变是“水涨船高”式的不变。比如说一个物体相对于地球达到了299792457米/秒的速度,但是在它前进方向的运动的光对于这个物体来说仍然是光速299792458米/秒,而非1米/秒,当然这束光对于地球也是光速299792458米/秒。这意味着无论多快的速度也追不上光,光仍然是光速,光速一点也不慢。

永远追不上光

这句话说白了就是:如果牛顿绝对时空观是正确的话,或者说用牛顿绝对时空观去衡量,上述例子中的光速实际上已经接近60万公里/秒了,甚至换个情景还可以继续增大,要多大有多大,只不过在相对时空观中,光的速度仍然被测量为299792458米/秒而已,实际上这个速度“大小”比任何速度都“大”,从光速不变性也揭示了时空与运动的内在联系――时空的相对性。这些才是光速不变原理的精髓。

二,从以上的分析可知,光速一点也不慢。有质量物体达不到光速,亚光速也不慢,这个速度可以无限接近光速,星际旅行没有问题。

不错,星际间的距离至少在几光年以上。离我们最近的半人马座的比邻星距我们也有4.2光年,这意味着在我们看来,“光”走这段距离也需要4.2年,如果是亚光速,还要长一些。但这个时间是相对于我们地球观察者的,并不是相对于光速或者亚光速运动物体自身的。先来说光,光自身是没有时间的,光走1光年和1亿光年距离都是不需要时间的,所以无论多远的星际旅行,光速都是即刻到达。再来说一下亚光速,亚光速虽然有时间的问题,但亚光速参考系的时间流逝速度对于相对静止的地面来说几乎凝滞,并且越接近光速,这种效应越明显。所以亚光速星际旅行也用不了多少时间,这个具体有相对论的时间膨胀公式:

时间膨胀公式

其中△t′为亚光速物体所用的时间,△t为地面的时间,V为亚光速,C为光速,当VC时,△t′0。比如V=0.999999999999C时,对于亚光速飞船来说,从地球到4.2光年外的比邻星只需3分钟左右(当然地球过去了4.2年多),星际旅行不是问题。

三,另外,星际旅行还有别的方法――虫洞和曲速旅行

比如爱因斯坦曾提出的“时空洞”概念,即人们常说的“虫洞”,

认为可以通过空间折叠技术实现两个不同时空的瞬时空间转移或时间旅行,到达宇宙任意时空点,虫洞是连接两个时空点的空间隧道,当然由于是走了个捷径,所以并没有违反相对论的光速不变原理。不过目前虫洞只是停留在理论研究阶段,并没有真正实现。

还有一种就是科幻影片中出现的“曲速旅行”技术,是利用反物质技术的引擎分别压缩和膨胀前后方空间,形成一个“时空泡”,实现“超光速”飞行,由于是压缩了空间,所以也并没有违反相对论。

曲速旅行

综上,人类未来进行星际旅行完全没问题。

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