飞船的速度能到光速吗?时间会随之停止吗?

首先,太空飞船是不可能以光速运动,因为根据狭义相对论,静质量不为零的飞船只能以低于光速的速度运动,否则需要无穷的能量。在宇宙中,并不存在光速参照系,所以也就没有时间停止之说。

狭义相对论的动钟变慢效应很容易被误解,这里举个简单例子来稍作说明。如果有一对双胞胎兄弟甲和乙,甲搭乘太空飞船飞往宇宙,乙则一直待在地球上。根据狭义相对论,在乙看来,甲在快速运动,那么,甲的时间就会相对于乙变慢。并且甲的飞行速度越快,时间过得越慢。

如果乙用望远镜观测飞船上的情况,他会看到甲的动作十分缓慢,时间在甲身上的流逝速率显得很慢。不过,这只是乙所观测到的现象,并非甲的真实感受。对于甲来说,飞船上的时间没有变慢,一切照常,一小时只能当一小时用。时间的相对性是相对于别人,而不是自己。

如果太空飞船的速度足够接近光速,当甲乘坐的太空飞船回到地球上时,时间变慢效应就会体现出来。具体可以通过如下的公式来进行计算:

ΔT表示太空飞船上的甲所经历的时间,Δt表示地球上的乙所经历的时间,v表示太空飞船的速度,c表示光速。

假设太空飞船的速度为光速的94.28%,则可以得到3ΔT=Δt。如果甲觉得太空飞行的时间只有1年,那么,当他回到地球上时,他会看到,地球上的时间其实已经过了3年。在地球上的乙看来,甲不是去年离开地球,而是在三年前离开地球。

另外,可能有些人会想了,既然运动是相对的,太空飞船上的甲也可以认为自己是静止的,地球相对于他在移动,那么,地球上的时间应该会变慢才是。那么,究竟是谁的时间变慢了呢?

这个双生子佯谬非常著名,曾经被用来反驳狭义相对论。不过,这个佯谬并不成立。因为太空飞船并非一直匀速运动,它在离开地球和回到地球上时需要经历加速和减速的过程,而这个过程是绝对的,所以时间变慢的是飞船上的甲,而不是地球上的乙。另外,也可以通过闵可夫斯基空间的世界线来进行解释,这里就不再展开。