光速飞行一分钟,返回地球后还能见到家人吗?

如题所述

可能在大多数人的眼里确实只经过两分钟,但是爱因斯坦告诉你,真相可能没有这么简单。在我们固有印象里,时间的流逝对于每一个人都是相同的,至少在地球上生活的我们,都在经历着相同的时间流逝,不论你一贫如洗或者家财万贯,时间的流逝对于每一个人来说都是公平的。

米勒星上的一小时,相当于地球上的7年,而他们在米勒星上不过几小时的时间,地球上已经过去了几十年,直到最后男主角回到地球的时候,他和出发的时候基本没有区别,而他的女儿却已经风烛残年了。

爱因斯坦在提出狭义相对论时,有两个基本的假设前提


既然是飞船的时间,那根据狭义相对论的时间膨胀效应公式(由于飞船存在加速、减速和掉头过程,飞船经历的时间真的比地球变慢了,其中t′为地球的时间,t为飞船的时间,这里为1分钟,Ⅴ为飞船相对地球的速度,c为光速),

爱因斯坦在提出狭义相对论时,有两个基本的假设前提,其中一个就是著名的光速不变原理,即在所有的惯性参照系中,观察光线在真空中的传播速度,都将保持着一个恒定的数值。

即30万公里每秒,这个数字不会因观测者所处的是哪一个惯性参照系而改变,也不会因观测者、目标物体的移动而改变,只要满足惯性参照系的条件即可。

它所表达的是两个惯性参照系内时间流逝速度的对应关系


它所表达的是两个惯性参照系内时间流逝速度的对应关系,无论是从观测者来说,还是在光速飞船上的人来说,它们本身处在的惯性参照系内的时间流逝,分别是两个独立的过程。

如果它们之间没有信息联系的话,那么从地球上看飞船上的人,感觉飞船上的时间过得慢甚至停滞,那么反过来一样成立,地球相对于飞船也处于光速运行,那么光速飞船上的人看地球上的人,一样也是感觉他们时间过得慢甚至停滞。

如果在任何的一个参照系发生加速或者减速,那么无论是空间还是时间的相对性都会发生改变,就不会再适用狭义相对论了。

这里的一分钟应该指的是飞船时间,也就是驾驶员感受到的时间


这里的一分钟应该指的是飞船时间,也就是驾驶员感受到的时间,由于飞船速度十分接近光速,因此狭义相对论效应将十分明显,导致的结果就是飞船内过了一分钟,待回到地球时却发现地球早已过去数百年乃是上万年。

基于真空光速在任意惯性参考系下速度相同,以及狭义相对性原理,可以得到一个关于区别于牛顿时空观的理论,在这里时间和空间不再各自独立,这个理论就是狭义相对论。

狭义相对论有几个推论时非常出名的,比如质能方程,以及这篇回答将要提到的钟慢尺缩效应。所谓钟慢尺缩,概括性地讲就是:运动物体的时间会变慢、运动方向上的长度会缩短。

光子永远将静止在光子钟之中,而飞船内的一切也将趋于静止


比值无穷大的意味着,地球上过去了一分钟,飞船上过去了几亿分钟、几万亿分钟......,这个时间会随着飞船无限接近于光速而无限大。当飞船的时间无限接近于无穷大,光子钟A将趋向于静止,也就是我们所说的时间凝固。

光子永远将静止在光子钟之中,而飞船内的一切也将趋于静止,换句话说,当小美几乎为光速,弹指一挥间地球毁灭、甚至宇宙毁灭,她将看到宇宙演化的尽头,更别要说回头看看已经毁灭的地球上的亲人。

温馨提示:答案为网友推荐,仅供参考
第1个回答  2020-11-06

时间对于普通人来说再普通不过,它们看不见摸不着,但却真实存在。而对于物理学家来说时间是最令人着迷的。早期人类对于时间的认知就是太阳的东升西落,地球上的昼夜更替四季轮回,这些都意味着时间在流动。

在牛顿时代,对于时间有着最直接的认知,最简单的理解就是一个物体从A状态变化到B状态经历了多长时间。牛顿坚持的是绝对时空观,这也意味着时间就是绝对的,这一点在现代生活看来貌似也并没有错,在我们的日常生活中只有一个时间标准,例如公司规定的上班时间点9点,对于所有员工都是通用的。

再例如你和女朋友去约会,定好9点,那么两个人必须要准时到达约会地点,你不能说咱们两个时间不一样,我比你晚到,这就是牛顿的绝对时空观。

但是二十世纪初爱因斯坦横空出世,1905年提出狭义相对论,那个时候爱因斯坦才26岁。因为迈克尔逊莫雷实验的失败,让物理学界的一众科学家都感觉到不安,牛顿提出的以太假说是那么完美深入人心,现在你告诉我它不存在?

没有办法就是如此,迈克尔逊莫雷实验没有证明以太的存在,恰恰相反证明以太不存在,在很多人都从实验设备过程找问题的时候,爱因斯坦遵从“如无必要勿增实体”的奥卡姆剃刀原理,认为以太不存在,真空中光速恒定。至此爱因斯坦开始真正地登上了历史舞台,打破了牛顿的绝对时空观,时间和空间都变成相对的了。




这个时候问题就出现了,时间并不是绝对的了,每个人的时间可能是不同的,这跟物体的运动速度以及所处的引力场都有一定关系。

1905年爱因斯坦提出狭义相对论,其中的时间膨胀效应重新定义了时间,物体的时间跟自身的运动速度有关,速度越快时间的流逝速度越慢,当无限接近于光速,那么时间无限接近于静止。




10年磨一剑,1916年爱因斯坦把引力加入到自己的理论体系中整理出广义相对论,认为引力的本质就是时空弯曲的外在表现。在广义相对论中时间也是相对的,所处的引力场越大,时间的流逝速度就越慢。例如在《星际穿越》中出现1小时等于地球上7年的情况,就是因为库伯一行人所在的行星正在绕超大质量黑洞公转,引力太大,导致时间的流逝速度减慢。




原理我们都十分的清楚了,那么光速飞行一分钟,回到地球后还能见到家人吗?

其实标题中已经给出了结果,那个时候太阳系可能都消失不见了。爱因斯坦的理论打破了绝对时空观,同时也经受住了考验被认为是正确的。

那么这个时间“1分钟”,就有两个含义了,它可以指地球上的时间,也可以指飞船内的时间。如果是地球上的时间,那么光速飞行1分钟后返回地球,地球上自然也同样过去了一分钟。




那如果这个1分钟指飞船内的时间,那么结果就难以想象了。首先根据狭义相对论时间膨胀效应,运动速度越快时间流逝速度越慢,当物体无限接近于光速,那么时间也几乎接近于静止。

先来强调一下:有静止质量的物体理论上达不到光速,只能无限地接近光速。

那这也就意味着光速飞出地球一分钟,在我们地球的角度来看飞船,它的时间流逝速度无限接近于静止了,在我们看来可能就是天荒地老,都达不到这个时间。但是对于飞船上的人,他并不认为自己时间过得很慢,跟往常一样就是一分钟,但是当他返回地球之后已经是沧海桑田,甚至太阳系都可能已经消失了。


爱因斯坦的时间膨胀效应给人类留下了一个大大的彩蛋,人类寿命不足百年,而宇宙又很大,可观测宇宙直径可以达到930亿光年,仅仅太阳系直径还在2-3光年哪!那么借助于时间膨胀效应,只要我们的运动速度足够的快,就可以在有生之年去到遥远的星系进行星际航行了。

文/科学黑洞,图片来源网络侵删。

第2个回答  2020-11-06
不能。因为光速飞行,飞船内的时间是静止的,所以光速飞行一分钟,返回地球后不一定能见到家人。
第3个回答  2020-11-08
光速飞行,一分钟回来当然可以见到家人啊,只希望你到时候能认出来就可以了,因为可能你眼睛都花了。
第4个回答  2021-07-04
说一天吧。飞船飞了一天回来了,地球只是过去了一天,地球上昨天的人,今天自然还在。飞船以蜗牛的速度爬一天也好,以光速飞一天也罢,与地球它就没什么关系。………飞船提到近光速,飞船的动能无限大,这是频率也是能量场的提升。由此带来了时间变慢了,由一秒十二帧,变成一天十帧。同时带来你身体频率的提升,你解析帧的速度也随频率提升而升,以前你一天的解析量,现在一秒就完成,你身体如能不炸了,其实对时间的感觉或说认知,加减之下,还和以前类似。地球人在外面看,你在光速里一天。在光速里的你,感受到的是几百年。………所以,飞船打开,并不是你见不到家人,而是你家人会见到一个老头,甚至是已死掉了几百年的一个木乃伊,前提是你没被频率撕裂成分子态。