太空人以光速離開地球100地球年,走時30歲,回到地球他還是30歲嗎?

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首先說明,在這個已知的宇宙中,無論是宇航員駕駛飛船也好,還是其它物質也好,凡是有靜止質量的物質都不能在這個宇宙中達到光速,更別提超越光速了,這隻能是幻想。

然,並不是說人類以後就沒辦法進行星際探索了,可以藉助於其它辦法,因為光速即便很快,但是在如今的宇宙尺度上看來,不是那麼的快。

類似於如今科幻設想中的星際航行就比較的迅速,可以利用時空的特性達到光速的幾十倍甚至更高,當然並不是說飛船真正的速度超越了光速,只是利用時空的特性而已,比如曲速、翹曲空間、蟲洞(難度較大)、“超空間躍遷”等等。

如果人類在未來可以實現其中的一種方法,那麼那時候的人類文明應該就是三級文明瞭,在宇宙中,肯定是暢通無阻的。

題目中說到,以光速運動,那麼時間的流逝就停止了,所以這位宇航員歲數不變,依然是30歲,但是對於外界而言,已是歲月萬千、光陰似箭、日月如梭、滄海桑田、海枯石爛了,所以從這點就可以看出來了,即便是按照這種方法,也不如上面我提到的那幾種科幻想法好,因為,用那幾個方法,外面並不會滄海桑田、歲月萬千。


一枚遊戲科幻迷


如果按你的要求進行,確實是的,回到地球時還是30歲。光速下相對時間停止了。但他其實是不可能以光速運動的,理論上也只能無限趨近於光速。

不過實際上以光速和以無限趨近於光速運動,在相對時間上其實沒啥差別,一個是靜止,一個是無限趨近於靜止,所以我們就沒必要把它們區分清楚了。就按你的要求,當他光速離開的吧,反正你也解釋不了他如何達到無限接近光速🙄

看了有人說光速出去就回不來了,其實是可以回來的,你可以一直,光速離開,不需要減速就可以折返,條件是你要找到幾顆超大質量黑洞,然後從它們半徑1.5倍外路過,黑洞引力場會把你的路徑彎曲,彎曲幾次後你就可以在不減速的情況之下就可以返回地球。

由於黑洞附近也存在嚴重的引力時間膨脹,所以需要多幾個黑洞以使飛船經過時可以儘可能遠離黑洞,而超大質量黑洞可以在路過時可以距離奇點足夠遠,不致被潮汐力撕碎。



至於回到地球后怎樣減速那就是另一個故事了(◔◡◔)


星宇飄零2099


如果談能回到地球,他還是30歲,但問題是他再也不能回到地球了。事實上是他不可能以光速離開地球,假設能以光速離開,那他肯定回不來了!

有點懵?

其實也不難理解。愛因斯坦狹義相對論中早已表明,速度夠快時“時間膨脹效應”會非常明顯,當速度越來越接近光速時,時間就會變得越來越慢,單純從數學上假象分析,當達到光速,時間就停止不動,當然這裡的停止是相對地球時間來說的。

也就是說,光速飛行的宇航員時間停止,而地球時間無限快的速度向前流逝,如此一來,不要說離開100地球年,就算是離開一秒,地球上的時間也同樣過去了無限長!

而地球的壽命是有限的,所以光速飛行的宇航員無論如何也回不到地球了!

事實上,宇航員不但回不到地球,他也再也不能回到宇宙了,言外之意光速飛行的宇航員已經不屬於我們所在宇宙的時空結構裡,他會身處完全不同於我們的時空裡,永遠回不來了!

但宇航員本身就是我們宇宙的一部分,他所到的任何地方也會屬於宇宙,矛盾就此產生,一切都要歸根於最開始的假設:宇航員以光速飛行,本身這個假設就不成立!

所以說,宇航員只能以非常接近光速的速度飛行,如此一來他離開100地球年後再回來,可能只有31歲,只要速度足夠快就可以做到!


宇宙探索


假設條件成立,宇航員以光速離開地球100年,走時30歲,回到地球他依然30歲。


一個飛行員假如真的以光速離開,地球上不管過多少年,千年萬年,在宇航員回來後,對他本人來說就跟沒有離開一樣,因為他的時間停止了。對他來說甚至來不及眨下眼睛,眼前的一切都變了樣子。

在他看來,地球的變化比電視畫面的切換都要快,因為他根本就沒有離開,也沒有經過哪怕0.000000000秒,一切都是突然的改變。

稍微調整下題主的問題,因為即便是在理論層面上問題中的假設也不成立。假設宇航員以無限接近光速離開地球100年,走時30歲,回到地球他的歲數是?


說歲數不恰當,用時間來說比較合適。

比如你就是那個30歲宇航員,乘坐一艘無限接近光速的飛船離開地球,在你離開時和自己的妻子、剛出生的兒子拍照留念。

飛船起飛後,你給自己倒上一杯茶水,悠閒的剛喝下一口,飛船內的智能系統提醒道,“飛船旅行結束,已回到地球”。


你有點驚訝,帶著疑惑走下了飛船。瞬間被眼前的一切震驚了,前來迎接你的是個70多歲的老者。老者手中拿著一張泛黃的老照片,照片上的人正是你剛才不久和妻子兒子的合影。

你看那個70多歲的老者相貌和你有些相似,但還是問道:你是誰?照片怎麼在你手中?

那老者說道:照片上的人是我的爺爺奶奶和父親。

經過核對,你發現這個70多歲的老者是你的孫子,而你的妻子和兒子早就去世了,因為你只是喝了一口茶水的時間,地球上已經過去了100年,兒子長大、結婚、生子,並把照片傳給了他的兒子,就是在這裡等你的老者。



你不服,不相信眼見的事實,你以為你穿越到了未來世界,或者穿越到了平行宇宙,這一定不是你原來離開的地球。

所以你再一次的啟動飛船,這一次你命令飛船多飛一會兒再回去。

這一次你喝了好多口茶水,直到將一杯茶全部喝光,飛船的智能系統再一次傳來提示音:旅行結束,已回到地球。

你懷著忐忑的心情走下了飛船,當你再一次看到眼前的景物時,震撼的場面實在接受不了,因為你來到了一個滿目瘡痍的世界,沒有人類,也沒有大型的生物,只有一些醜陋的蟲子在地上爬來爬去,在低空嗡嗡的飛過。

你回到飛船,質問飛船智能系統是不是又搞錯地方了?

飛船系統告訴你,地球已經過去了幾千年,在離開不就,某島國偷偷的製造了好多核武器,軍國主義復發,引發了全球核戰,毀滅了所有的人類,大型動植物,只剩下了生命力頑強的蟲子,和低矮的植物。

你實在接受不了這個事實,對飛船大吼:我要回到過去,回到一杯茶前的那個地球。

飛船智能系統冷冰冰的回道:是在抱歉,要想回到過去,必須使飛船速度超越光速才可以,目前只能以無限接近光速的速度飛行。

你瞬間崩潰,萬念俱灰,大罵當初製造這飛船的科學家,更加懊悔主動申請當第一個試飛員。


一史糊塗館


答:本題中涉及的主要理論是愛因斯坦的狹義相對論,簡單說就是時間膨脹效應


以下要基於狹義相對論進行解釋,所以首先要說宇航員達不到光速。宇航員以無限接近光速離開地球過了100年,如果這個時間算作宇航員的100年時間,同時這個宇航員可以活到那麼大歲數,那麼他返回地球的時候就是130歲,沒有具體算過,地球一定已經是滄海桑田。
第二種情況是地球的100年時間,根據愛因斯坦的狹義相對論的時間膨脹效應,這個宇航員的時間是膨脹的,也就是說他的時間流逝速度很慢,可能僅僅過去了1年或者一個月(沒有計算過),也就是說他返回地球的時候依舊那麼年輕,幾乎歲數沒變,但是地球上已經經過了100年。以下是時間膨脹效應公式:



簡單理解就是運動速度影響了時間流逝速度,對於光子來說時間就是靜止的可以說是沒有時間概念。



科學黑洞


宇航員以光速離開地球100地球年,走時30歲,回到地球還是30歲!

根據狹義相對論,當物體的速度接近光速時,會有時鐘變慢的效應。而根據上面的式子測算,可以得到在接近光速的宇宙飛船上航行1個小時,就相當於14個地球年。因此,宇宙飛船離開地球100地球年,也就是航行了7.14個小時,回來的100個地球年當然也是7.14個小時。這個人的年齡只不過是增加了30歲加14.28個小時。因此,他當然還是30歲。但是地球上200個地球年過去了,他的同輩人早已去世,他的第第七代後代或許都和他一樣大了。

因此,我們不由得佩服愛因斯坦腦力的強大,他可以發現如此玄幻的相對論。使得人類可以利用這樣的理論去探測宇宙,發現宇宙奧秘。當然,現在人類現在還沒有達到這樣高的水平,可以製造達到光速的飛行器。相信到了那一天,乘坐這樣的宇宙飛船來回的宇宙飛行,甚至可以使人達到一種某種意義的長生不老的效果!


地震博士


對於這個問題,就要考慮到相對論效應。首先一點,宇航員的速度只可能低於光速c。另外一點,如果宇航員以恆定速度v相對於地球運動,由於參照系發生了變化,宇航員所經歷的時間不再與地球人同步,前者的時間ΔT過得比後者Δt更慢,其關係如下:

根據上式,假設宇航員以光速86.6%的速度離開地球,在太空中飛行100年後返回地球。

如果這100年是宇航員所經歷的時間,那麼,當他回到地球時,他的年齡當然就是130歲(如果還活著的話),而地球上已經過去了200年。如果這100年是地球人所經歷的時間,那麼,當宇航員回到地球時,由於他的飛行時間是50年,所以他的實際年齡只有80歲。如果越接近光速,宇航員和地球人所經歷的時間長短差異就越大,計算方法是一樣的。

但如果我們考慮更加實際的情況,為了使宇航員活著,他的速度不可能從零瞬間加速到接近光速,也不可能從亞光速瞬間減速為零,這麼大的過載人體是無法承受的。這裡我們可以考慮宇航員以1g的加速度加速前半程,然後調頭以1g的減速度回到地球上。那麼,在飛行半程時,宇航員和地球人所經歷的時間ΔT和Δt的關係如下:

其中a表示加速度。

如果宇航員認為自己飛行了100年,那麼他回到地球后年齡顯然為130歲(如果還活著的話)。這樣宇航員認為前後半程的飛行時間都是50年,而通過上式計算可知地球人認為前後半程的飛行時間都是1.3×10^22年。所以宇航員返回地球后,地球上已經過去2.6×10^22年。可見,以恆定的加速度飛行足夠長的時間會造成極為顯著的時間膨脹效應。

如果地球人認為宇航員飛行了100年,那麼,宇航員自身所經歷的時間只有9年。所以當宇航員回到地球上時,他的實際年齡只有39歲,儘管地球上已經過去了100年。


火星一號


首先空間本沒有時間這個東西,時間是人為的衡量空間變化的一個尺度而已。事實上,無論是地球,太陽,動物,植物,地球上所有物質都有一個變化週期,這個週期可能會因為環境的變化而產生變化。但是整個太空的變化是不以時間來衡量的。而是以其本身是興起跟衰退變化有關。對於那個假設,那個飛出去100光年再回到地球。按照時間刻度他確實是130歲了。質疑的是他是否身體機能是否因為光速移動而變得衰退特別慢,以至於基本沒變化。這個很難說。因為是假設。那種情況宇航員可能進入了假死狀態。身體各種技能都停止了運動。跟冰凍狀態一樣。知覺跟視覺肯定都會失去了。回來地球是否解凍或者是否還能喚醒還是一回事。另外物質有質量也不可能達到光速運動。所以無論那種情況。假設也是不成立的。


醉笑陪君一起走


首先假設不成立,因為我們沒辦法將一個大活人的速度加速到光速。只能是無限逼近而不可以達到光速,想要達到光速,只有變成光。

暫且將假設設為成立,那樣的話的確如同題目所說的一樣,走時30歲,回來時還是30歲。速度變成光速,時間就相對靜止了,在外人看來,宇航員像是被定住了一樣,不再有任何的活動。


當然題目中還有一點沒有說清楚的就是這個時間指的是地球上的時間還是宇航員手錶上的時間。不過想想也知道這指的是地球上的時間,因為既然宇航員的速度都達到了光速了,那麼其本身就會變成光,根本就沒有時間的概念了。所以地球上的一百年,甚至是一萬年,對於他來說都沒有區別了。

老是說以光速飛行也不好玩。其實大可不必以光速飛行,既然可以無限接近光速,那就不如假設一宇航員以無限接近光速的速度飛行一百年(地球上的時間),那麼回來時他的年齡可能不會有太大的變化,

假設他以光速的86.6%飛行,那麼回來的時候他就是五十歲,但是如果是以光速的99%,將會是44歲,如果以光速的99.99%,對於宇航員來說時間只過去了1.4年,如果速度進一步接近光速的話,宇航員的時鐘相對於地球來說將會越來越慢,最後很有可能地球上過了一百年,而對於宇航員來說只不過一秒而已。

不得不佩服相對論的巨大魅力,它既告訴我們光速不可逾越,告訴我們想要到達遙遠的星球不能夠只憑借增加速度,但是如此同時,它也告訴我們只要是足夠接近光速,竟可以“長生不老”!可是吧,這終究是沒有什麼意義的,因為即使時間變慢了,但那也只是相對於地球來說,你可能可以看見地球數萬年的興衰,但是並不意味著你可以擁有數萬年的生命,因為你的手錶還是在轉動,手錶過一年,你就老一歲,你本身也不會感覺時間有變慢,你在飛船上過一天和你在地球上過一天沒有什麼不同。

總之吧,如果能夠接近光速,那對於人類來說必定是不小的進步,未來人類有希望製造光速級別的飛行器,將人類帶離地球也不是夢。


鏡像宇宙


比方宇航員光速飛行坐在飛船裡飛行100年走時30歲那麼他回來時肯定是130歲!為什麼呢!他以光速飛行是他飛船上的時間100年不變!而相對論裡是速度作用時間和時空!那麼就是說光速飛行時會產生兩種時間和時空!一種是飛船裡的宇航員時間和時空!一種是飛船外地球上的時間和時空!這個時候宇航員和地球人處在不同的時間時空裡!因為兩種時間時空不同步所以看起來地球看宇航員的時間會非常的慢!(當然這是看不到的!只是比方說能看到的話!因為已經處在不同的時空裡)所以當宇航員100年回來以後130歲!這時宇航員又和地球時間時空同步上了!但是地球或許已經過去1000年了!這就是相對論裡說時間可以穿越未來!但是不能回到過去!因為任何物質不能超過光速!如果超過光速那就是不帶物質!不帶物質就算回到過去也是虛像!這也只是現在人類的假設!因為相對論裡是允許穿越未來!不能回到過去!


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