在三体最后程心乘光速飞船逃离地球时,去到287光年外的星球,为什么只用了52个小时?

如题目中所说,如果程心乘坐的飞船行驶速度真的达到了光速的话,这个时间根本就可以忽略不计了,所以说啊,只要是速度足够快,那就是一瞬间的事。
相对论描述了一种时间膨胀效应,那就

本文最后更新时间:  2023-03-05 08:51:29

这里就要涉及到爱因斯坦的狭义相对论了。我们平时所用的时间和空间,都是以地球参照系为准,但如果有个参照系相对于地球运动,这个参照系上的时间和空间将不同于地球参照系。不过,对于运动速度很慢的情况下,参照系之间的时间和空间的差别很小,可以忽略不计。但如果接近光速的情况下,就必须要考虑这种差异了。

在《三体》中,程心乘坐的星环号飞船使用曲率引擎可以达到接近光速的速度,但并没有达到光速,也无法达到光速。飞船飞到287光年外的星球,只用了52个小时,这里其实涉及到了两个参照系的参数,287光年的距离是从地球参照系的观测者看来,而52个小时是从飞船系的观测者看来,如果把两者结合在一起,似乎就出现了超光速现象,但这是没有意义的。事实上,只有地球系的时间要与地球系的空间进行比较才有意义,飞船系的时间要与飞船系的空间进行比较才有意义。

为了便于计算,这里忽略星环号飞船的加速和减速时间,并认为它是匀速运动。根据狭义相对论的尺缩效应,飞船系和地球系所测得飞船的飞行距离ΔL和Δl存在以下的关系:

其中v是星环号的飞行速度,c是光速。

从上式中可以看到,当飞船足够接近光速时,在地球系看来相隔287光年的距离,在飞船系看来这个距离很短,所以只要很短的时间就能飞完这段距离。

此外,根据狭义相对论的钟慢效应,飞船系和地球系所测得飞船的飞行时间ΔT和Δt存在以下的关系:

由于星环号的运动速度十分接近光速,所以在地球系看来,飞船飞行287光年的距离所需的时间大约为287年。但飞船系的时间只用52个小时,并且飞船系测得的飞行距离只有大约52光时。从这些参数中,可以大致推断出星环号的飞行速度约为光速的99.99999997864%。

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