一百多年前,爱因斯坦提出了伟大的相对论,其中有一个时间膨胀效应,彻底颠覆了人们对时间的传统认知。



相对论指出,时间并非如人们日常感知的那般一成不变,而是会随着速度的增加不断变慢。当速度达到光速时,时间甚至会停止。不过,基于物理学的基本原理,有质量的物体无法达到光速,只能无限趋近。



这就引出了一个饶有趣味的问题:当我们搭乘一艘速度达到 0.9999 倍光速的飞船在宇宙中穿梭一年,地球上会流逝多少时间呢?

或许有人会问,既然速度越快时间越慢,那为何乘坐飞机航行前后,我们丝毫察觉不到时间的变慢呢?



正是由于在现实生活中难以直观感受到这种时间变化,不少人对相对论提出的时间膨胀效应产生了质疑,甚至认为时间不会因速度的改变而变化。

但实际上,速度越快时间越慢早已被科学证实。只是在日常生活中,由于速度不够快,要观察到这一现象,必须借助先进精密的仪器。

以人造卫星为例,当它在地球轨道高速运行时,速度对时间的影响便得以显现。

如今,卫星导航已成为人们生活中不可或缺的一部分。导航卫星上的时间与地球上的时间看似同步,然而这其实是经过校正后的结果。



人造卫星的运行速度使其时间与地球时间存在微小差异,这正是速度带来的影响。因此,人造卫星发射成功后,需依据时间膨胀效应进行时间校对,以确保与地球时间同步。

尽管速度越快时间越慢是无可争议的事实,但要体验到显著的时间差异并非易事。

只有当物体的速度极高,无限接近光速,即达到亚光速飞行时,才会出现 “天上一日,地上一年” 的现象。亚光速飞行也有不同级别,越接近光速,产生的时间差就越大。



那么,0.9999 倍光速会导致多大的时间差呢?当飞船以 0.9999 倍光速在宇宙中航行一年,地球究竟会过去多久?

0.9999 倍光速已极其接近光速。或许在许多人想象中,以这样的速度在宇宙中航行一年,地球至少会过去数千年甚至数万年。

但实际情况并非如此。根据科学家的研究,0.9999 倍光速产生的时间差约为百倍左右。也就是说,乘坐 0.9999 倍光速的飞船在宇宙中航行一年,地球将过去约百年。若速度降至 0.999 倍光速,时间差可能仅有 70 年左右;若为 0.9 倍光速,时间差则更小,可能只有几倍。

由此可见,要体验到明显的时光穿越效果,飞船速度至少需提升到 0.9 倍光速以上,且越接近光速,时间流逝越慢。这让许多人对未来充满幻想,期待人类有朝一日能实现这样的速度,穿越到未来时空。



然而,人类真能实现这种时空穿越吗?答案或许是否定的。

虽然亚光速飞行是人类未来追求的目标,但要实现 0.9 倍以上的亚光速飞行,几乎是不可能的。这是因为有静止质量的物体在加速过程中,质量会不断增大。当物体无限接近光速时,需要无限大的质量和能量。

而无论人类科技如何发展,都无法提供无限的能量。因此,物体即使能实现亚光速飞行,其速度提升程度也极为有限。科学家认为,人类最多只能实现三分之一光速,这并非技术问题,而是宇宙规律的限制。

若人类只能实现三分之一光速,那么时间膨胀效应将十分有限。



即便以这一速度在宇宙中航行一年,时间变慢的效果也微乎其微,根本无法实现人们所期望的时空穿越。这一现实让不少人对人类探索宇宙的未来感到沮丧。

毕竟,宇宙浩瀚无垠,以光年为基本单位,即便光速在宇宙中也如同龟速。如果人类连光速都无法达到,又如何探索这片广袤的星空呢?

其实,无需过于担忧。



爱因斯坦的广义相对论为我们指明了另一条道路 —— 利用时空的扭曲。我们知道,大质量天体能够扭曲宇宙空间,质量越大,扭曲效应越显著。在中子星和黑洞附近,时空扭曲极为强烈,时间流逝也明显不同。

时空扭曲会产生时空速度,且这一速度不受光速限制,因为时空本身是抽象的,没有质量。在许多科幻电影中,我们看到的曲率引擎超光速空间跳跃模式,正是利用了时空扭曲原理。

或许有人会疑惑,曲率引擎的超光速飞行是否违背了爱因斯坦的相对论?



实际上,二者并不冲突。曲率引擎通过时空曲率,让空间本身超光速流动,从而带动飞船实现超光速穿梭。这种方式既避免了光速移动所需的无限能量难题,又能轻松超越光速,为人类未来探索宇宙、进行星际航行带来了希望。



尽管曲率引擎目前仍停留在理论设想阶段,距离实际应用还有漫长的路要走,但不可否认爱因斯坦理论的伟大。广义相对论让我们认识到时空扭曲的存在,为人类突破光速限制指明了方向,让我们有望在未来实现星际航行,从太阳系迈向银河系,进而探索整个宇宙 。

ad1 webp
ad2 webp
ad1 webp
ad2 webp