光年,是以光速飞行一年的距离,光速约为每秒30万公里,计算下来一光年的距离大约为10万亿公里,对于人类来讲,这是一段相当长的距离。
不过放在宇宙层面,一光年太小儿科了,因为宇宙天体之间的距离动辄上万光年远,比如说银河系的邻居仙女座星系,距离我们就有250万光年。
按理说,250万光年的距离,即便是以光速飞行,也需要250万年的时间,怎么可能只用28年呢?
当速度足够快时,时间和空间就会发生明显变化,必须考虑到时间膨胀效应和尺缩效应,而不能用我们平时所用的数学直线运算。
时间膨胀效应表明,速度越快,时间流逝的速度就越慢,同时距离也就越短。这里的时间变慢和距离变短是同时发生的,两者是等效的,因为时间和空间是一体的,是不可分割的整体。
所以说,当速度无限逼近光速时,时间将趋于停止,而距离也会变得更短,变得无穷短,任何遥远的距离都变得近在咫尺。
不过随着速度的增加,飞船的速度也会随之增加,质增效应清楚地表明了这点,当飞船的速度无限逼近光速时,飞船的质量变得无穷大,再要加速就需要无穷大的能量才行,显然这是不可能的,所以飞船的速度也不可能达到光速,只能尽可能地接近光速。
按照时间膨胀效应的公式计算,如果飞船的速度达到了99.9999%光速,那么飞往250万光年的仙女座星系远不需要250万年,只需要3500多年就可以。而且随着飞船的速度越来越接近光速,所需要的时间也会越来越少。
也就是说,只需要速度无限逼近光速,你甚至可以在短短几分钟内就能到达250万光年外的仙女座星系。
不过以上只是理论上分析,实际上非常在不断加速过程中,加速度并不能无限大,必须考虑到人的承受力。
实验表明,人体最多能承受10g的加速度,但一个g的加速度会更为舒适,因为这恰好是人造重力环境。
所以,我们可以将250万光年的速度分为两部分,前半部分不断加速,后半部分不断减速,加速度都是一个g。
经过计算,可以得出以上述方式飞向250万光年外的仙女座星系大约需要28年的时间。但是当你到达仙女座星系之后,地球时间已经过去了250万年!