一光年孙悟空要飞多久,孙悟空飞一光年需要多久,他多久能跑出银河系

为了从理论上回答这个问题,我们需要知道孙悟空的飞行速度一光年孙悟空要飞多久。在《西游记》中,只说到他翻一个筋斗就能飞到十万八千里之外,但翻一个筋斗所需的时间没有给出来,所以我们不好估算飞行速度。这里我们假设翻一个筋斗的时间为1秒,而十万八千里相当于5.4万公里,所以他的飞行速度为5.4万公里/秒。而光速约为30万千米/秒,他的飞行速度相当于光速的18%。

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另一方面,根据狭义相对论,时间和空间对于不同参照系中的观察者是不一样的。地球上的观察者所测得的时间Δt和孙悟空所测得的时间ΔT存在如下的关系:

其中v为飞行速度,c为光速。

如果这一光年是从地球上的观察者看来,那么,孙悟空飞行一光年所需的时间约为Δt=1/0.18年=5.56年。而在孙悟空本人看来,飞行时间为ΔT=5.56×√(1-0.18^2)年≈5.46年。可见,在这个速度下,狭义相对论效应并不明显。

如果这一光年是从孙悟空看来,那么,孙悟空飞行一光年所需的时间约为ΔT=1/0.18年=5.56年。而从地球上的观察者看来,飞行时间为Δt=5.56/√(1-0.18^2)年≈5.65年。

另一方面,银河系的半径约为5万光年,地球距离银心约为2.6万光年。此外,地球位于银河系盘面上方20光年,而所处位置的银盘厚度约为3000光年。因此,飞出银河系最快的方法是从垂直于银盘的方向飞出。在地球上的观察者看来,孙悟空飞出银河系至少所需的时间为Δt=1500/0.18年≈8333年。而在孙悟空本人看来,飞出银河系所需的最短时间为ΔT=8333×√(1-0.18^2)年≈8197年。

此外,由于光速是宇宙中跑得最快的速度,所以理论上,孙悟空每秒最多只能翻5.56个筋斗。

第三宇宙速度是16.7公里每秒,光的速度是约30万公里每秒,约是九万四千六百亿公里,因为太阳引力的存在,要想飞出一光年的距离,就必须达到第三宇宙速度,也就是逃逸太阳速度以挣脱太阳引力。

但很可怜人类造不出一下就可以飞出第三宇宙速度的飞船。虽然最新的新视野号飞出过16.5的速度。但是,还差点。不过沒关系,我们可先设定一条路线,在路线当中经过太阳,木星等大质量天体,这些天体有引力还有自转,我们顺着它们的自转绕几圈。然后,飞船一个加速度,飞船就像铅球一样被甩了出去,速度就慢慢加起来了。

随着飞船离太阳越远,太阳引力就越小,加速度的功就越大,飞船的速度就可以越快。当然,前提是还有燃料让你加速。

在太空中是沒有空气阻力的,只要给物体施一点力,飞船就会理论上一直飞下去。(前提你速度够快不会被某个天体引力捕捉)

以人类在太空中最快的飞行器旅行者一号为例,他经过多次加速度后已达每达六十六公里每秒。即便算上旅行者一号己经飞了几十年,他这样飞下去大概会在五干年左右飞到一光年的距离

这里存在两个答案,一个是观测者的时间,一个是飞行者的时间。

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由于题目已经限定了飞行速度无限接近光速,如果不考虑加速,那么对于观测者来说,就是很简单的一个问题,一个亚光速物体飞行一光年距离需要多久呢?需要的一年多一些的时间。

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对于飞行者而言,考虑到狭义相对论,存在尺缩效应,在观测者眼中一光年的距离,变的只有很短的一段距离(到底有多短取决于飞行者的速度,由于是匀速运动,飞行者无法感知自己的速度,因此这里的速度只能由观测者提供,或者飞行者可以根据身外的景物的移动来判断)。

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因此飞行者到达目的地只需要极短的一段时间,可以是一小时,可以是一分钟,甚至是一秒都行。

但考虑到实际情况,飞行过程不可能抛开加速减速过程不谈,而涉及到加减速,可能很多朋友的第一反应就是广义相对论,这种观点在相对论早期是正确的,但今天已经距离广义相对论发表100多年了,这种观点需要改进,评判广义相对论和狭义相对论不能依靠惯性系与非惯性系,而是要以物理事件发生的背景时空是否弯曲为标准,毕竟从客观性来讲,时空作为相对论最核心的概念,远比什么参考系重要的多。

如果还不能接受我上段所讲的内容,那么你可以这样想一想,如果让你介绍广义相对论与狭义相对论的区别,估计很多人会脱口而出:广义相对论是一个引力理论,它将引力看做时空弯曲,而狭义相对论则是时空平直下的理论。

这不就结了吗?刚才这句话就已经把狭义与广义相对论区分开了,怎么还是有人一边说着刚才这句话,一边还纠结于惯性系非惯性系呢?

所以这样来说,我们常见的洛伦兹变换实际上并不能代表狭义相对论的全部核心,而仅仅是一个更普遍关系里的特例(因为洛伦兹变换只能适用于两个惯性系之间)。

实际上即便是利用最原始的狭义相对论,我们也能分析变速过程,只要站在惯性观测者的角度,虽然飞行者是变速过程,但仍可以将飞行者建立无穷多个瞬时惯性系,而每一个瞬时惯性系都可以与观测者之间建立洛伦兹变换。

总的来说,在相对论中,时间的概念已经和牛顿体系中那个均匀流淌的时间不一样了。

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2022-06-10

2022-06-10