sponsored links

光走完一光年的距離需要多少時間?真的需要一年嗎?

“光年”雖然有一個“年”字,但它卻是長度單位,根據定義,以真空中的光速(299792458米/秒)直線前進一年的距離就是一光年(注:這裡的年是指儒略年,即31557600秒),也就是9460730472580800米。

光走完一光年的距離需要多少時間?

光走完一光年的距離需要多少時間?真的需要一年嗎?

光的傳播速度其實並不是固定的,例如當光在水中傳播時,其速度約為真空光速的四分之三,而當光在玻璃中傳播時,其速度更是隻有真空光速的大約三分之二,總的來講,光在真空中的傳播速度是最快的,

因此我們可以認為,在理想狀態下(即在真空中傳播),光走完一光年的距離需要一年的時間。在經典物理體系中,這無疑是唯一的正確答案,然而自從愛因斯坦提出相對論之後,情況就變得不一樣了。

光走完一光年的距離真的需要一年嗎?

愛因斯坦在相對論中指出,時間並非我們想象中的那樣一成不變,它會因為物體的運動速度而改變,具體來講就是一個物體的運動速度越快,它經歷的時間就越短,這被稱為“鐘慢效應”。

光走完一光年的距離需要多少時間?真的需要一年嗎?

上圖為描述“鐘慢效應”的公式,其中△T、△t、v、c分別指運動物體經歷的時間、靜止參考系經歷的時間、運動物體的速度以及真空中的光速。

據此我們可以計算出,當一個物體的運動速度達到真空中的光速之時,它經歷的時間就為零,意思就是說,在這種情況下,無論靜止參考系經歷了多少時間,該物體經歷的時間都為零。

根據以上所述,我們先假設光一直在真空中傳播,然後就可以推測出:對於靜止參考系來講,光走完一光年的距離確實是需要一年的時間,但對於光來講,其實只是一瞬間(因為光經歷的時間為零)。需要指出的是,儘管“鐘慢效應”讓人感到難以接受,但在過去的日子裡,這種現象卻得到了科學家的證實。

光走完一光年的距離需要多少時間?真的需要一年嗎?

在1971年的時候,物理學家喬.哈夫勒(Joe.Hafele) 與理查德.基廷(Richard.Keating)精心設計了一個“原子鐘飛行實驗”,在實驗中,他們將精度極高的銫原子鐘放到兩架飛機裡,然後讓飛機在赤道附近做環球飛行,一架向東、一架向西,在飛行完成之後,再將飛機上的銫原子鐘上記錄的時間與留在地面上的銫原子鐘進行比較。

實驗結果表明,飛機上的銫原子鐘與地面上的銫原子鐘所記錄的時間確實出現了微小的差異,這與根據相對論計算出的理論值基本相符。在此之後,“原子鐘飛行實驗”又被多次重複,實驗結果也同樣如此。

光走完一光年的距離需要多少時間?真的需要一年嗎?

除此之外,一種被稱為“μ-介子”的微觀粒子也表明了“鐘慢效應”確實存在,“μ-介子”極不穩定,其半衰期僅為2.22微秒,它們可以在實驗室中製造,也可以在宇宙射線與地球大氣層相互作用時生成。

科學家發現,與在實驗室中的處於低速狀態的“μ-介子”相比,那些由宇宙射線生成的“μ-介子”的半衰期要高出大約5倍,為什麼會這樣呢?這是因為那些由宇宙射線生成的“μ-介子”的運動速度高達0.98倍光速,並因此產生了非常明顯的“鐘慢效應”。

光走完一光年的距離需要多少時間?真的需要一年嗎?

由此可見,“鐘慢效應”是客觀存在的,這就意味著,假如我們乘坐一艘以光速飛行的宇宙飛船離開地球,就能夠像光一樣在一瞬間走完一光年的距離,當然了,這只是對於坐在飛船中的我們來講,而在地球上的其他人看來,我們依然需要一年的時間。

值得一提的是,就算不能製造出光速飛船(在相對論體系中,任何具有靜止質量的物體都無法被加速到光速),未來的人類仍然可以利用“鐘慢效應”來大幅降低星際航行時所需要的時間。

光走完一光年的距離需要多少時間?真的需要一年嗎?

如上圖所示,在物體的運動速度不斷接近光速的時候,由“鐘慢效應”造成的“時間縮短倍數”會迅速增加,對於運動的物體來講,當它的速度達到0.8倍光速時,其走完一光年的距離大約需要0.6年的時間,而當它的速度達到0.99999999999999倍光速時,其走完一光年的距離就僅需大約4.6秒。



好了,今天我們就先講到這裡,歡迎大家關注我們,我們下次再見。

(本文部分圖片來自網路,如有侵權請與作者聯絡刪除)

分類: 科學
時間: 2021-10-06

相關文章

1光年有多遠?光走1光年,真要1年的時間?光:只要一瞬間

1光年有多遠?光走1光年,真要1年的時間?光:只要一瞬間
光年是一個非常特殊的單位,裡面有個"年"字,看起來表示時間,但其實是度量距離的單位.這個長度單位在日常生活中根本用不到,因為它實在是太大了,只有在天文學家領域才會用到.那麼,1光年 ...

一光年的距離到底有多恐怖?

一光年的距離到底有多恐怖?
你知道科學家口中所說的一光年到底是多遙遠的距離嗎. 在解答此問題之前,我們首先要知道光速有多快.它是目前人類已知宇宙最快速度幾乎可以達到30萬公里每秒,如果飛船能以光速航行的話,從地球抵達月球僅需1. ...

一光年的距離,光真的要走一年時間嗎?光:只是一瞬間

一光年的距離,光真的要走一年時間嗎?光:只是一瞬間
人類對於光,總有著一種別樣的情懷.中國早在戰國時期,墨子就發現了光的反射定律,同時建立起來了中國的光學體系:<聖經>舊約裡的創世紀篇章中有寫,大地是黑暗混沌的,直到神說:"要有光 ...

劉少奇的第三任夫人:一位走完長征的巾幗女傑,建國後成法學家

劉少奇的第三任夫人:一位走完長征的巾幗女傑,建國後成法學家
謝飛是劉少奇的第三任夫人,也是一位曾走完長征的巾幗女傑.不過,她沒有跟劉少奇白頭到老,而是選擇了離婚,這是怎麼回事? 她離婚之後過得怎樣呢?謝飛出生於1913年,老家在廣東省文昌縣,她出生於一個漁民家 ...

走完長征的山炮

走完長征的山炮
來源:人民網-人民日報海外版 跟著紅軍走完長征的587山炮. 走進中國人民革命軍事博物館,在一處醒目的拐彎處,只見陳列著一門山炮. 這門炮編號587,名為"七生五過山炮".生,是長 ...

她是108歲的女紅軍,帶弟弟走完長征,開國上將夫人對其感念終生

她是108歲的女紅軍,帶弟弟走完長征,開國上將夫人對其感念終生
1932年的某一天,一群陌生人湧入四川的一個小村莊,這群人身穿軍裝,村民們嚇得往山上逃去. 逃跑的人群中,有一個二十歲的姑娘,她叫劉文治.當時的她應該不會想到,就是這群人讓她的人生髮生了變化.如果說她 ...

從頭到尾看完《海賊王》需要多長時間?16天零5個小時

從頭到尾看完《海賊王》需要多長時間?16天零5個小時
從頭到尾看完<海賊王>需要多長時間? 海賊王>是有史以來最受歡迎的動畫/漫畫之一,但從頭開始觀看整部作品並非易事.為了更好地說明這一點,我們決定將觀看全部991集(迄今為止的動畫)計 ...

走完這條路,我和陌生人成為了親兄弟

走完這條路,我和陌生人成為了親兄弟
前段時間寫了傳說中最危險的進藏路線號稱最危險的進藏線路,我替你們走過了,文末提到了另一條更刺激的路線,從雲南的瀘沽湖穿越到稻城亞丁的瀘亞線,不少人留言表示想看這條路線,作為走過這條路的親歷者,今天我來 ...

鍾赤兵:單腿走完長征,賀子珍曾捨命相救,晚年王家烈鞠躬謝罪

鍾赤兵:單腿走完長征,賀子珍曾捨命相救,晚年王家烈鞠躬謝罪
當年長征路上有一支特別的隊伍--"中央休養連". 這支隊伍的特殊之處在於,其中的成員有些"特殊".鄧穎超.蔡暢.賀子珍等人都在其中,林伯渠.徐特立等也都是休養連 ...

悲傷的臧天朔,自己選擇的路,跪著也要走完

悲傷的臧天朔,自己選擇的路,跪著也要走完
1964年臧天朔出生在北京,是地道的皇城根下衚衕里長大的小孩兒. 他的父親是化工廠的工人,母親是英語老師, 一家三口的生活算不上優渥,但也衣食無憂. 臧父曾經是歌舞團的成員,但為了生活被迫離職, 他將 ...

不可能的任務:毛澤東為何能帶領幾萬殘兵突破重圍,走完長征路?

不可能的任務:毛澤東為何能帶領幾萬殘兵突破重圍,走完長征路?
進入正題前,我們先看一個故事. 故事來自<莊子>,說是有個名叫丁的廚師給文惠君宰牛,動作非常嫻熟. 文惠君十分讚賞,就問為什麼他有如此好的技藝. 圖:庖丁解牛 廚師丁答道:"我是 ...

2016年的房地產“神預言”,13條必經之路,中國已走完大半

2016年的房地產“神預言”,13條必經之路,中國已走完大半
5年前關於地產的天涯論壇"神貼",正在一個一個實現! 01 房地產的神預言 近期,有一個關於中國房地產的神預言火爆全網. 原貼是2016年9月,有人在天涯論壇上預測國家對於房地產的 ...

全運會賽程走完三分之二,河南體育健兒近日收穫頗豐

全運會賽程走完三分之二,河南體育健兒近日收穫頗豐
呂揚在比賽中 阮木蘭在比賽中 新華社發 □頂端新聞·大河報記者王瑋皓文平偉攝影 9月22日,第十四屆全運會賽程已經走完了三分之二.過往幾天,恰逢中秋節假期,河南體育健兒在多個比賽專案中爭金奪銀,尤其是 ...

九大門票價格超貴的自然景觀,去過一次的人基本不會再去第二次

九大門票價格超貴的自然景觀,去過一次的人基本不會再去第二次
在國內,景點門票價格超過100元的已不在少數. 不管是知名度高或低,很多景點的門票價格,還有景區的各種收費一直被遊客所詬病.特別是一些原本就是自然景觀,再圍起來重新修整之後就開始收取高昂的門票. 今天 ...

“徒步狂人”謝建光:35年拉板車走30萬公里,59歲止步黑河

“徒步狂人”謝建光:35年拉板車走30萬公里,59歲止步黑河
電影<羅馬假日>中有一句非常著名的臺詞,"要麼讀書,要麼旅行.身體或者心靈,總有一個要在路上." 而謝建光便是那種身體和心靈都一直在路上的人,也有人稱他為"天 ...

八上物理——光的直線傳播

八上物理——光的直線傳播
[學習目標] 1.瞭解光源的概念 2.掌握光的直線傳播的條件 3.能用光的直線傳播解釋生活中的簡單現象 [要點梳理] 知識點一.光源(瞭解) 光源:能自行發光且正在發光的物體叫光源. 注意:1.自然光 ...

老舍的生命終點距離起點很近很近
舊日太平湖畔,"青睞"尋訪團與嘉賓傅光明合影 50年代,老舍在自家的魚缸旁 衚衕裡的孩子也來聽講 傅光明給"青睞"會員講解 眾所周知,北京城留存有數不勝數.積澱 ...

我珍藏的光未然手跡

我珍藏的光未然手跡
張光年手書<黃河頌> 張光年(左)和本文作者 訪日期間合影,左起本文作者.從維熙.張光年.鄧剛.陳祖芬 ◎陳喜儒(中國作協外聯部原副主任) 在我珍藏的中外名作家手跡中,光未然(張光年)的不 ...

漢EV自駕新疆,探訪亞洲最大葡萄酒地下酒窖,逛完景區還送葡萄酒

漢EV自駕新疆,探訪亞洲最大葡萄酒地下酒窖,逛完景區還送葡萄酒
在我的印象裡,葡萄酒莊園大多數都是出現在歐美,那些莊園的葡萄酒都是上了年代,有足夠長的歷史積澱,葡萄酒在我們國家大規模的商業化種植的歷史並不長,但是現在我們國內也有不少規模相對比較大的一些莊園,在戈壁 ...