假设科技发展到飞船能从零加速到光速的速度,那么需要加速多长时间?

无论怎么假设,都没办法把飞船加速到光速,无论加速多久都无法达到这个速度,这是物理定律所限制的。不过,为了满足一下题主以及一些人的好奇心,我们可以从经典物理学的角度来对此做个简单计算。虽然人体可以承受2g至3g的加速度,但考虑到光速很快,加速到光速所需的时间较长,所以还是以1g的加速度来加速最为合适。根据匀加速运动的规律可得:

vt=v0+at

其中vt即为光速c(299792458 m/s),a的大小为9.81 m/s^2,v0为0,把这些数据代入上式可得,所需的加速时间约为354天,差不多近一年的时间。另外,可以计算出对应的运动距离(s=1/2at^2)为4.58万亿公里,或者3.06万天文单位,或者0.48光年。

不过,这里再次强调,狭义相对论表明,有静质量的物体不可达到光速,因为它们的动质量会随着速度接近光速而变得无限大:

因此,在计算加速到接近光速的运动时,必须要考虑到相对论效应,匀加速运动的速度、时间和加速度计算公式需要改写为如下形式(从静止开始加速的情况):

例如,以1g的加速度加速到光速的90%,所需的时间为1.43年;如果加速到光速的99%,所需的时间为2.56年;如果加速到光速的99.9999%,所需的时间为7.02年;如果加速到光速的99.9999999%,所需的时间为10.37年。可以看到,速度越接近光速,继续加速就越困难。从这个公式来看,当速度v趋于光速时,加速时间t则会趋于无穷久。

此外,当速度远小于光速时,所需加速时间t很短,at<<c,则tanh(at/c)→at/c,所以上式就退化为我们在经典物理学中所使用的匀加速运动公式。

有关速度越趋于光速,越难加速的现象早已经在粒子加速器中得到证实,在斯坦福线性加速器(SLAC)中,电子在加速仅30厘米之后,速度已达0.995c。而随后再继续加速3.2公里的距离,电子最终的速度只达到了0.999999995c。

按照教科书里面来说,它会告诉你飞船永远也达不到光速,它说质量将达到无穷大。。。。好吧!我找不到什么试验依据和推理来反驳这个推论。我只想弱弱地问一句,这个世界有达到光速的物质吗?答案是“很多”,微观世界里面几乎所有的微粒都具有这个能力。那为什么微粒质量不是无穷大的?一个宏观的宇宙飞船,它其实就是若干微粒构成的,,,,用脚趾头想想问题吧。当然,你们都是爱因斯坦的粉丝,你们见不得这样的异议,理解!

2022-03-02

2022-03-02