如果你在高速旅行時(shí)，時(shí)間變慢了，那么你就不能在有生之年通過不斷加速穿越銀河系嗎?

物理學(xué)家:是的!但遺憾的是，這永遠(yuǎn)不會發(fā)生。

這是個(gè)好消息，事實(shí)上，也是一個(gè)壞消息。一方面，如果你走得足夠快，時(shí)間就會慢下來，你到達(dá)目的地的時(shí)間就會少得驚人，這是真的(無論從哪個(gè)角度來看)。銀河系的遠(yuǎn)端距離我們大約10萬光年，所以到達(dá)那里至少需要10萬年的時(shí)間。然而，船上的時(shí)鐘運(yùn)行得更慢(從任何一個(gè)“靜止”在銀河系中的人的角度來看)，所以飛船和它上面的一切可能經(jīng)歷遠(yuǎn)少于10萬年的時(shí)間。

首先，當(dāng)你讀到關(guān)于去遙遠(yuǎn)的星球旅行的文章時(shí)，你經(jīng)常會聽到“恒定加速度驅(qū)動”，這是一種能夠以舒適的1g速度一次加速數(shù)年的火箭(“1g”意味著火箭上的人會感受到相當(dāng)于地球引力的加速度)。不過，讓火箭一直開到接近光速是完全不可能的。一枚可以持續(xù)數(shù)年且加速度恒為1g的火箭同時(shí)也可以在地面上空盤旋數(shù)年。

雖然這在幾秒鐘或幾分鐘內(nèi)是絕對可能的(“復(fù)古火箭”)，但你永遠(yuǎn)不會看到人們在火箭上搭建橋梁，或者在盤旋的火箭上野餐一兩個(gè)下午。宇宙飛船一般沿海岸彈道飛行，除了航行的開始和結(jié)束(不包括小的修正)。例如，航天飛機(jī)(在項(xiàng)目關(guān)閉前)可以在軌道上滑行數(shù)周，但主火箭只在前8分鐘左右發(fā)射。這8分鐘也就造成了為什么航天飛機(jī)在發(fā)射臺上的重量是著陸時(shí)的20多倍。

最大的例外是離子驅(qū)動，事實(shí)上，放屁驅(qū)動產(chǎn)生推力都比離子驅(qū)動器多(說真的)，所以……嗯，就是那樣！

為了速度更快，火箭需要攜帶更多的燃料，因此它更重，也需要更多的燃料等等。即使有反物質(zhì)燃料(按重量計(jì)算可能是最好的能源)和光子驅(qū)動(排氣速度比不上光速)，而飛船也需要13份燃料以及一些其他的物質(zhì)，才有可能達(dá)到99%的光速。

也就是說，如果你能以某種方式永遠(yuǎn)以舒適的1g速度加速，你就能在僅僅在20-25年的時(shí)間里穿過我們的星系(一半加速，一半減速)。根據(jù)銀河系中其他人的說法，你已經(jīng)以接近光速巡航了整整10萬年。順便說一下，這次旅行(穿越銀河系，中途加速，中途減速，反物質(zhì)燃料，光子驅(qū)動)一共將需要的燃料與飛船的比例達(dá)到約10500,000,000:1。

光速仍然是一個(gè)基本的限制，所以如果你在船上，你仍然不會看到恒星以超過光速的速度運(yùn)動(你可能會認(rèn)為，光的速度需要在25年內(nèi)超過10萬光年)。但是相對論是一門巧妙的科學(xué);長度收縮和時(shí)間膨脹就像同一枚硬幣的兩面。雖然銀河系里的其他人都用飛船上的人在時(shí)間上移動得更慢來解釋如此短的旅行時(shí)間，但飛船上的人卻將其歸因于距離更短。恒星經(jīng)過時(shí)的速度比光速慢，但它們靠得更近(在旅行的方向上)。那究竟哪種解釋是正確的?這并不是一個(gè)有意義的問題;如果每個(gè)門派都算對了，那他們會得出同樣的結(jié)論。

答案很簡單:想要弄清楚相對論效應(yīng)的強(qiáng)弱程度通常要靠計(jì)算，

如果你的燃料是反物質(zhì)和物質(zhì)，那么釋放出來的能量就是E=Mc2(它有時(shí)確實(shí)很有用!)如果排氣是輕的，那么它所攜帶的動量是P=E/c。最后,移動物體的能量是γMvγMc2和動量。不過，這并不明顯，但對于v比c小得多的值，這和牛頓方程幾乎是一樣的。

對于燃料質(zhì)量為f，火箭質(zhì)量為m，能量為E的一束廢氣光，將產(chǎn)額前后的能量和動量進(jìn)行排列。

因此，當(dāng)v≈c(當(dāng)船以接近光速行駛時(shí))，

更棘手的是推導(dǎo)和/或使用的數(shù)學(xué)背后的恒定加速度。如果一艘船正在加快速度“a”,船上的時(shí)鐘讀取“τ”,和這艘船的位置和時(shí)間根據(jù)每個(gè)人的“固定”是“x”和“t”, 

這是為了使x(0) = t(0) = 0(這意味著當(dāng)?shù)谝淮未蜷_引擎時(shí)，每個(gè)人的時(shí)鐘都是同步的)

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參考資料

1.WJ百科全書

2.天文學(xué)名詞

3.原文來自：

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