宇宙飞船速度
光速是光在真空中的速度,被精确地测量为约每秒3亿米。爱因斯坦的相对论告诉我们,没有任何物体的速度可以超越光速。当一个物体接近光速时,它的质量会变得越来越大,以至于要达到光速所需的力量会变成无穷大,使得光速成为不可企及的极限。
目前人类最快的飞行器是NASA的新地平线号,其速度最高可达每秒数公里。相较之下,霍金提出的突破摄星计划中,微型探测器理论上的最高速度虽然达到了令人振奋的光速的20%,但令人遗憾的是霍金先生已经逝世。尽管如此,科技的进步和对量子物理的深入研究让我们看到了一种可能性:信息的传播速度似乎超越了光速。但这已经超出了我们今天的讨论范围。
那么,如果我们假设有人驾驶宇宙飞船以光速飞行一天,地球过了多久呢?这个问题看似简单,实则涉及到相对论中的时间膨胀现象。如果飞船以光速飞行,那么飞船上的时间对于地球来说几乎是静止的。也就是说,无论飞船飞到哪里,对于飞船上的乘客来说都只是一瞬间的事情。而对于地球上的观察者来说,时间将按照飞船飞行的距离除以光速来计算。如果飞船真的飞了一天,那么地球的时间将会变得无限长。举个例子,如果我们以光速从地球飞往银河系中心,对于飞船上的人来说只是一瞬间的事情,但对于地球上的观察者来说则需要数万年。当飞船返回时,地球已经过了更长的时间。因此光速飞行对人类来说几乎是不可能的冒险之旅。
那么如果我们以亚光速飞行一天呢?亚光速指的是接近光速但未达到光速的速度。如果我们以这个速度飞行一天,地球过了多久呢?根据相对论中的时间膨胀公式计算得出,以特定的亚光速飞行一天,地球上会过去数天的时间。也就是说,我们以小于光速的速度飞行时,地球上的时间仍然会按照正常速度流逝。当然这只是理论上的计算,实际上要实现亚光速飞行仍然是一项巨大的挑战。同时霍金也在他的《时间简史》中提到过质量对时间的影响:质量越大的物体周围的时间流速越慢这是由于引力导致的。对于这一神奇的宇宙现象我们下次再探讨。