如果一艘宇宙飛船以0.9999倍光速飛行100光年，需要飛多長的時間？對于這個問題，一個簡單的答案就是，1光年就是以光速飛行1年的距離，以0.9999倍光速飛行100光年，就需要飛大約100.01年的時間。

實際上，“100.01年”這個答案确實是對的，但它卻不是唯一的，因為根據愛因斯坦提出的《狹義相對論》，時間并不是一成不變的，對于乘坐這艘宇宙飛船的人來講，他們的時間其實會變慢，為什麼會這樣呢？這就要從“光速不變原理”開始講起。

“光速不變原理”是愛因斯坦提出《狹義相對論》的基本出發點之一，其内容可以簡單地描述為，不管你在哪種參考系中觀察，光在真空中的速度都是一個恒定的常數（即每秒鐘299792458米）。

也就是說，對于真空中的一束光而言，無論你處于什麼運動狀态，迎着它運動也好，背向它運動也好，你觀察到的這束光的速度都是每秒鐘299792458米。那“光速不變原理”為什麼會導緻時間變慢呢？這可以通過一個簡單的思想實驗來加以說明。

為方便讨論，我們不妨将光速取一個近似值，也就是每秒鐘30萬公裡，我們假設有一列長度為300米的火車，以每秒鐘30米的速度直線前進，再假設有兩個觀測者，其中的“觀測者1”位于這列火車的尾部，而“觀測者2”則站在作為靜止參考系的地面上。

一切準備就緒之後，如果觀測者1利用發光裝置從火車的尾部向火車的頭部發射一束光，那麼根據他的觀察，這束光就會在0.000001秒抵達火車的頭部，在此期間，這束光的飛行距離其實就是火車的長度，也就是300米。

不過對于站在地面上的觀測者2來講，情況卻有點不一樣，從他的角度來看，在“光束從火車尾部抵達火車頭部”的這個事件中，這束光的飛行距離其實是300.00003米，而之所以多出的0.00003米，是因為在這個事件中，火車還前進了一點距離。

那麼問題就來了，在這個事件中，觀測者2經曆了多少時間呢？如果按照常規的思路來分析，這束光在觀測者2看來應該是疊加了火車的速度，也就是每秒鐘30萬公裡再加上30米，如此計算的話，觀測者2在此事件中同樣也經曆了0.000001秒的時間。

然而根據“光速不變原理”，無論是位于火車上的觀測者1，還是站在地面上的觀測者2，他們所觀察到的這束光的速度都是恒定的，也就是說，在觀測者2看來，這束光并不會疊加火車的運動速度，依然是每秒鐘30萬公裡，所以觀測者2在此事件中經曆的時間，其實是0.0000010000001秒。

可以看到，在上述的同一個事件之中，觀測者1經曆了0.000001秒的時間，而觀測者2則經曆了0.0000010000001秒，而這也就意味着，觀測者1的時間變慢了。

實際上，這種現象就是《狹義相對論》所描述的“時間膨脹”，通過上述的思想實驗我們可以清楚地看到，速度越快，“時間膨脹”就會越明顯，具體應該如何計算呢？

其實愛因斯坦早已給出了詳細的公式，即：“T = t/根号下[1 - (v^2/c^2）]”，其中T、t、v、c可以分别代表地球上的時間、宇宙飛船的時間、宇宙飛船的速度以及真空光速。

據此可以計算出，當宇宙飛船的速度達到0.9999倍光速時，時間就會膨脹大約70.71倍，也就是說，地球上經曆了100年的時間，宇宙飛船上的時間卻隻度過了大約1.41年。

所以如果一艘宇宙飛船以0.9999倍光速飛行100光年，那麼對于地球上的觀測者而言，這艘宇宙飛船确實需要大約100.01年，但對于乘坐這艘宇宙飛船的人來講，他們卻隻需要大約1.41年的時間。

值得一提的是，盡管“時間膨脹”令人很難接受，但在過去的日子裡，科學家已經在實驗中對其進行了多次驗證，例如“飛行鐘實驗”、“μ-介子實驗”等等。因此可以說，這種現象是客觀存在的，或許在不太遙遠的未來，人類可以利用這種現象大幅縮短在星際航行時所需的時間，從而進入浩瀚的星辰大海。

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絡，如有侵權請與作者聯系删除）

更多精彩资讯请关注tft每日頭條，我们将持续为您更新最新资讯!