载人航天> 未来载人航天


天上方数日,人间几千年

爱因斯坦的狭义相对论开通了宇宙航行之路  由于质量与能量等价,使宇宙飞船无法以超光速航行,这是不是说,爱因斯坦的狭义相对论阻断了宇宙航行之路?不,正好相反,正是狭义相对论开通了宇宙航行之路。

  且不说无法创造超光速的速度,即使可以,超光速几倍、十几倍、上万倍也是于事无补的。因这样到最近的仙女座星系,仍需要几百、几十万和上百万年,更不必奢望穷极宇宙了。

  爱因斯坦狭义相对论虽然断言宇宙中物质的运动以光速为极限,任何物体的运动速度都不可能达到光速,但当一个物体高速运动时,会产生一种速度效应,即运动的尺子会变长,时钟会变慢;而对相对静止的物体来说,长度则收缩,时间则膨胀。运动速度越高,速度效应越显著,当无限接近光速时,运动的尺子变得无限长,运动的时钟几乎停摆;相对静止的物体则长度收缩为零,时间膨胀为无限大。

以近光速航行,速度效应会使物体向前弯曲,反映时间膨胀,距离收缩。  速度效应是事实吗?是的,前面提到的μ介子就是自然界的证据。天然的μ介子一般在离地面10千米高度上生成,按光速飞行计算,在它衰变之前只能走过600米的距离,远不能到达地面。但由于速度效应使时间膨胀(寿命延长),它实际上能到达地面。物理学家还将μ介子放在粒子加速器中进行加速实验,也使它的寿命延长了几十倍。其它粒子的加速实验结果,同样证明了速度效应的存在。

  当速度远低于光速时,时间膨胀效应几乎测量不出来,如坐在以1000千米/小时的速度飞行的飞机上飞行60年,时间只膨胀了千分之一秒。而当达到90%的光速时,时间膨胀了两倍多;达到99%的光速时,则膨胀了7倍多;达到99.9%的光速时,膨胀22倍多;达到99.9999999%的光速时,膨胀2000多倍。当达到小数点后面10个9的光速时,时间膨胀了64000倍,如果宇宙飞船以这种速度航行,则只要36年的时间就可到达仙女座星系。

  如果进一步提高宇宙飞船的速度,让时间膨胀182.5万倍,则只要1年多一点时间就可飞到仙女座星系,要飞到更远的星系也就成为可能了。而时间膨胀182.5万倍是个什么概念呢?那就是宇宙飞船上的5天,相当于地球上的5000年。这正是“天上方数日,人间几千年”。


无法以超光速航行  人造重力真神奇