飛船無限接近光速飛行，28年就能到達(dá)250萬光年外的仙女座星系

看到這題目很多人會感到不解。仙女座星系距離地球250萬光年，即便是光飛行到仙女座星系也需要250萬年，以無限接近光速的速度飛行的飛船，怎么可能在28年內(nèi)就到達(dá)仙女座星系？

確實(shí)，光年是距離單位，指的是光飛行一年的距離。“光飛行一年的距離”指的是以地球?yàn)閰⒄障祦碛?jì)算的，也就是說，在人類眼里，光飛行一年的距離就是一光年，其實(shí)這就是簡單的距離計(jì)算，速度乘以時(shí)間，也就是光速乘以一年就是一光年。

但是光飛行一光年，并不需要一年時(shí)間。兩者并不矛盾，因?yàn)閰⒄障档倪x擇不同。對于光來講，是沒有時(shí)間概念的，相當(dāng)于光的時(shí)間是靜止的，這意味著光可以在一瞬間飛行任何遙遠(yuǎn)的距離。

不要說一光年了，就算是一千光年，一億光年，光也是瞬間就能夠到達(dá)，不需要任何時(shí)間，因?yàn)楣獗旧砀緵]有時(shí)間。

愛因斯坦的狹義相對論也表明了這點(diǎn)。速度越快時(shí)間就越慢。當(dāng)物體的速度無限趨于光速時(shí)，時(shí)間就趨于停止。這就是時(shí)間膨脹效應(yīng)或者鐘慢效應(yīng)。

速度影響的并不僅僅是時(shí)間，還有空間。因?yàn)闀r(shí)間和空間是一體的，所以速度對時(shí)間的影響也會反映在空間上，具體來講就是尺縮效應(yīng)。時(shí)間膨脹效應(yīng)和尺縮效應(yīng)是等價(jià)的，同時(shí)出現(xiàn)的。

還拿光舉例子。對于光來講，不但沒有時(shí)間，也沒有空間。如何理解這句話。

剛才說了光沒有時(shí)間，那么“光沒有空間”是什么意思呢？就是說對于光來講，不管多遠(yuǎn)的距離都是近在咫尺，這也是為什么光可以瞬間飛行任何遙遠(yuǎn)距離的原因，因?yàn)椴还芏噙h(yuǎn)都近在咫尺，一下就能到達(dá)。

也就是說，假設(shè)飛船能在一瞬間達(dá)到光速，那么就在這一瞬間，宇宙就來到了飛船面前，不管多遠(yuǎn)的天體都對于飛船里的人來講都觸手可及。

光是個很特殊的存在，它并不適用于相對論，因?yàn)橄鄬φ撛忈尩氖潜裙馑俚偷氖澜纾_(dá)到光速之后就不歸相對論了。因?yàn)橄鄬φ摰幕厩疤崾撬木S時(shí)空，而達(dá)到光速之后，就沒有了時(shí)間和空間，自然沒有了四維時(shí)空，所以相對論也就失效了。

當(dāng)然，無限接近光速的速度仍舊可以用狹義相對論來詮釋。速度越快時(shí)間就越慢，有時(shí)間膨脹公式可以具體計(jì)算時(shí)間到底膨脹了多少。

理論上講，當(dāng)飛船的速度無限接近光速， 時(shí)間就趨于停止。當(dāng)然，無論如何飛船的速度是不可能達(dá)到光速的，因?yàn)殡S著飛船速度增加，還會表現(xiàn)出質(zhì)增效應(yīng)，飛船的質(zhì)量也會隨著增加。當(dāng)飛船速度無限接近光速時(shí)，質(zhì)量也會無限大，此時(shí)的飛船早就坍縮為黑洞了，根本不可能存在。

退一步講，也沒有那么多的能量讓飛船光速飛行，只能盡可能接近光速。

通過時(shí)間膨脹公式，可以算出，當(dāng)飛船的速度為0.999999倍光速時(shí)，想飛往250萬光年外的仙女座星系，只需要大約3600年時(shí)間，這里的3600年是飛船內(nèi)部時(shí)間，并不是地球時(shí)間。在地球上來看，飛船仍需要大約250萬年的時(shí)間才能到達(dá)仙女座星系。

而且，隨著飛船的速度越來越接近光速，飛船所需時(shí)間就會越來越少。理論上只要飛船的速度足夠接近光速，無論多遠(yuǎn)的距離都可以瞬間到達(dá)。

但這只是理論上的分析，我們還必須考慮實(shí)際過程。假設(shè)一艘飛船從地球出發(fā)飛往仙女座星系，不可能瞬間到達(dá)光速，肯定有一個加速和減速過程，前半程需要不斷加速盡可能接近光速，而后半程需要不斷減速。

而人體能承受的加速度是有限的，通常情況下，一個g的加速度被認(rèn)為是合理的，也是人類在地球上每天感受到的加速度，所以是非常舒適的。

科學(xué)家們做過實(shí)驗(yàn)，極端情況下，人類能在短時(shí)間里承受10個g的加速度，但不可能長時(shí)間承受這么高的加速度。尤其是飛往250萬光年外的仙女座星系，需要數(shù)年不斷加速，所以必須保證人體足夠的舒適感和承受力。

如果以一個g的加速度讓飛船不斷加速，然后在后半程以一個g的加速度不斷減速，正好可以保證飛船到達(dá)仙女座星系時(shí)速度為零。這樣我們只需要計(jì)算以一個g的加速度飛行125萬年所需要的時(shí)間，然后再乘以2就是總時(shí)間。

計(jì)算過程并不是太復(fù)雜，當(dāng)然也不是簡單的數(shù)學(xué)計(jì)算，因?yàn)殡S著飛船的速度越來越接近光速，必須考慮到時(shí)間膨脹效應(yīng)，結(jié)果就是飛船飛行250萬光年的距離只需要大約28年時(shí)間！

飛船用了28年到達(dá)了250萬光年的仙女座星系，而地球時(shí)間已經(jīng)過去了250萬年！