人以光速离开地球一年,再以光速返回,那么地球上过去了多长时间?
▍➨人以光速离开地球一年,再以光速返回,那么地球上过去了多长时间?
没有读过爱因斯坦理论的人,肯定认为是两年,因为在我们传统思想里,无论你什么速度离开地球,以什么速度回来,时间总是两年,时间与你去回的速度是无关的。但爱因斯坦的相对论则不那么认为,飞船上的时间与地球上的时间是不同的,由于存在时间差,就有“孪生兄弟”一老一少的现象发生了,生活在飞船上的一个孪生人,坐飞船太空游,由于飞行速度很快,对于他来说,时间逝去就没感觉了,所以,当飞船重返地球时,还是年轻人的摸样,而在地球上的那个人已经满头白发,老态龙钟了,甚至早己死亡。这就是爱因斯坦的时间亏损(慢钟效应)理论的一个结果。他推出这样的理论,很少有人能理解,只有少数人看了他的论证过程,才会恍然大悟!之所以有这个违背常规的理论,是在假定光速在真空环境下,速度永恒不变,且光速在宇宙中速度为最快,没有其他物质的运动能超过它,这样的前提条件下才证明得出的。目前,光速不变,这点已经得到证明。有没有比光速运动更快的物体呢?目前也未发现。所以爱因斯坦的相对论目前就是正确的。也就是说飞船出去两年回来时,地球己经物是人非了,己不是两年的事情了,而是己经过了几千年的时间了。
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这个问题涉及到了爱因斯坦的相对论。
首先,相对论禁止人以光速运动,因为人是有静止质量的,加速到光速需要无限能量。如果有人以足够接近光速的速度离开地球,然后再以相同速度返回,那么,地球上的时间会过去多久呢?
钟慢和尺缩效应
在相对论的框架下,时间和空间不再是绝对的存在,它们会随着观测者所在的参照系不同而发生变化。根据狭义相对论的钟慢和尺缩效应,参照系的速度越快,并且越接近光速,时间会变慢到趋于停止流逝,空间会被压缩到趋于零,具体公式如下:
上式中,ΔT和ΔL分别为运动参照系的时间和距离,Δt和Δl分别为相对静止参照系的时间和距离,v为相对速度,c为光速。
如果太空旅行者的运动速度能够达到0.866c,当他在太空中飞行1年返回地球上之时,地球上的时间已经是两年之后。地球人会认为太空旅行者是在前年离开地球,而不是去年。
如果速度更快,时间膨胀效应越显著,例如,当速度为光速的99.9996252%时,经过1年太空飞行的人回到的将会是365年之后的地球,跟他同个时代的人早已不在人世。而如果太空旅行者以这样的速度飞行1天,地球上的时间将会过去1年,这可谓是“天上一天,地上一年”。
究竟谁的时间变慢了?
不过,相对论表明没有绝对时空,也就没有哪个参照系更高级,所有参照系皆平权。既然如此,地球上的人会觉得太空旅行者因为运动而时间变慢,反过来,太空旅行者也会觉得自己是静止的,地球在远离他,所以地球上的时间会变慢。那么,究竟是谁的时间变慢了呢?
事实上,上述问题讨论的时候已经忽略了一个非常关键的东西,那就是加速和减速的过程。太空旅行者乘坐飞船从地球上出发,需要不断加速才能达到亚光速,回到地球上又要进行减速。也就是说,整个过程都是变速运动,而上述的公式只适合惯性参照系,也就是匀速直线运动或者相对静止的情况。经过加速和减速之后,飞船成了非惯性参照系。
由于太空旅行者需要力进行加速和减速,所以太空旅行者会真切地感受到惯性力,真正在加速或者减速运动的是太空旅行者。加速运动不是相对的,地球并没有加速。因此,时间变慢的是太空旅行者,而不是地球。
1g加速运动
如果要在很短时间内加速到亚光速,所需的加速度非常高,人体根本无法承受。对于长期的太空飞行,加速度为恒定1g是最好的选择,因为这样可以模拟在地球上感受到重力的情况。
在进行太空飞行时,前半程可以用1g加速度不断加速,后半程再用1g减速度不断减速。通过这样的方式,其实也能实现远距离的星际之旅,因为钟慢效应也会变得非常明显。
通过计算可知,如果以这种方式飞到1400光年外的开普勒-452b(有着“地球2.0”之称的系外行星),太空旅行者只要经历大约14年的时间。不过,对于地球上的人来说,太空旅行者飞到开普勒-452b需要1402年的时间。
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地球肯定是过了两年了,对地球来说,你只是用光速一样的速度花了一年时间飞到另一个遥远的地方,又花一年的时间飞回来了而已
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人以的光速离开地球一年,再以光速返回,那么地球上过去了多长时间?参照物不同,回答的结果就不一样!
第一,如果以地球为参照物,以地球的时间来计算,那么,一个人以光速离开地球,一年,再次以光速返回,对于地球人来说,只是消耗了两年的时间,地球也就是刚刚经过了两年!这就是标准答案!举例说明,2021年,命令某某人以光速离开地球,以地球的时间为准,2023年必须以光速返回到地球!在这里,无论什么相对论,答案只可能是一个,那就是,两年时间!
第二,如果以时间为参照物,,一个人以光速飞出地球,两年后,以光速返回地球!离开地球的这个人,在他身上只发生了两年的时间!但是在地球上,也许经过了几千年,几万年,甚至几十万年!
但是这里有个难度,以光速飞出地球的人,怎么计算航程,怎么计算时间,才能知道,在地球经过的两年内,能重新返回到地球!这就是个难题了,需要科学家去实验和考证,我也不知道,通过什么方式才能计算出准确的时间?能准两年内返回地球!
但是,我认为理论是可行的,就好比你做火车,是车在动,还是外面的景在动,只是一个参照物的问题!
说心里话,在地球上的人类,有时间的概念,才会有过去的你,现在的你,未来的你,不同的变化之说法!
可是在茫茫的宇宙里,在多维的空间里,还会有这个时间的概念吗,好像不能再用时间来评价,现在,过去,未来!需要科学家们,慢慢去研究,真实的宇宙,真实的空间,还有真实的我们!有很多很多谜团,需要我们一个一个去解开!
也许真向有些科学家所说的那样,我们生活在地球,这个世界上,是被高级生灵设计出来,按着他们编辑好的程序,在慢慢的前行!人类想跳出这个游戏圈,真的很难很难!
一切中的一切,都需要科学的进步,历史的发展,慢慢被解开!
在这里普及一下知识:
光速是指光波或电磁波在真空或介质中的传播速度。真空中的光速是目前所发现的自然界物体运动的最大速度。
它与观测者相对于光源的运动速度无关,即相对于光源静止和运动的惯性系中测到的光速是相同的。物体的质量还跟它运动的速度有关(前提是物体的速度要相当大,能跟光速能比较,比如说光速的1/4),物体的质量将随着速度的增大而增大,当物体的速度接近光速时,它的质量将趋于无穷大,所以有质量的物体达到光速是不可能的。只有静止质量为零的光子,才始终以光速运动着。光速与任何速度叠加,得到的仍然是光速。速度的合成不遵从经典力学的法则,而遵从相对论的速度合成法则。
科学家们坚信没有任何物质或信息能够突破光速,但光脉冲却能够做到。在真空状态下,在不同位置测到的光脉冲似乎以一种难以置信的速度在传播。在“量子纠缠”现象中,信息的传播速度似乎比光速快。“量子纠缠”的速度至少是光速的1万倍。未来实现超光速的方法可能是跳跃到多维空间中。
但根据爱因斯坦的相对论,没有任何物体或信息运动的速度可以超过真空中的光速
时间没有绝对的定义,时间与光信号的速度有一种不可分割的联系。他找到了开锁的钥匙,经过五个星期的努力工作,爱因斯坦把狭义相对论呈现在人们面前。
根本不存在绝对静止的空间,同样不存在绝对同一的时间,所有时间和空间都是和运动的物体联系在一起的。对于任何一个参照系和坐标系,都只有属于这个参照系和坐标系的空间和时间。对于一切惯性系,运用该参照系的空间和时间所表达的物理规律,它们的形式都是相同的,这就是相对性原理,严格地说是狭义的相对性原理。
知识,是孩子通过自己对外界的认识而产生好奇,进一步发挥想象,并最终通过自己的理解得到答案,这也是自我学习能力的培养。
要培养孩子的好奇心,首先,要了解孩子自然的天性,以玩乐的教育形式,让孩子在玩乐中认识他们的世界。
人以的光速离开地球一年,再以光速返回,那么地球上过去了多长时间?这个答案在你我的心中,让科学的海洋,慢慢解开谜底吧!
让我们向伟人爱因斯坦老师学习,好奇心认识世界,解开心中的谜团吧!
▍‖人以光速离开地球一年,再以光速返回,那么地球上过去了多长时间?
这个问题得用到爱因斯坦的相对论来解释,不过根据相对论,一切有静止质量的物体,它的运动速度都不可能到达光速,所以这里只能按照无限接近于光速来假设。
爱因斯坦的相对论告诉我们光速是不可以逾越的,一切有静止质量的物体其运动速度更是无法达到光速,因为将一个有静止质量的物体加速到光速,意味着需要给这个物体注入无穷的能量,而这在理论上就是无法达到的。在相对论中,当一个物体的运动速度越快的话那么时间对于它来说就过得越慢,当速度跟光速相等的那一刻,时间对于它来说就是已经停止了。
光速是全宇宙最快的速度,光速达到了每秒30万公里,而人类目前飞得最快的飞行器也不过几十千米每秒,这还不到光速的百分之一,月球是距离地球最近的星球,如果有一艘光速飞船的话,那么从地球上到月球上所需的时间不足两秒钟,而几十年前人类从地球前往月球可是整整化了十几天的时间。光速是宇宙速度的极限,根据爱因斯坦的相对论,没有东西可以比光移动的速度更快。
光速虽然不可逾越,但是人类并不甘心,一直以来,人类一直希望突破光速的限制,有人还提出了这样的问题,那就是如果一个人以光速离开地球一年的话,再以光速返回,那么地球上过了多久的时间。这个问题其实是没有答案的,因为如果以光速离开地球,那么时间对这个人而言已经停止了,一秒、一年甚至一亿年对于他来说没有任何区别。
如果一年是地球上的时间的话,那么等到他再次回到地球上的时候,地球过去了两年的时间。但是如果这里的一年是飞船上的人的时间的话,那么地球上可能过去了一瞬间,也有可能过了很久很亏,久到地球都不复存在了。当然了,鉴于没有物体的速度可以达到光速,所以根据速度的不同,经历的时间也就不同了,如果飞行速度是光速的99%的话,那么他的一年大概相当于地球上的七年,当速度进一步增大的时候,时间跨度还会进一步加大。
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