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飞船以1g加速度飞向10万光年外,他最终能看到自己的过去吗?

时间:2019-10-06 来源:半亩故事园


飞船以1g加速度飞向10万光年外,他最终能看到自己的过去吗?

假设地球与M星球相距10万光年,这个距离是相对于地球上的观测者来说。然后,在2019年,甲乘坐飞船从地球出发,始终以1g的加速度飞向M星球。抵达M星球时,飞船在短时间内减速,并假设甲在此期间可以承受住巨大的加速度。那么,由于钟慢效应,甲会在较短的时间内到达M星球,那他能否看到自己当年从地球出发向M星球飞去的场景。


飞船以1g加速度飞向10万光年外,他最终能看到自己的过去吗?

首先,根据匀加速运动的相对论公式可以计算出,对于甲来说,从地球飞到M星球的时间不到12年,他将在2031年抵达目的地。经过长时间的1g加速度,飞船的最高速度将会达到光速的99.9999999953%,已经相当接近光速。可见,持续的1g加速运动将会出现巨大的时间膨胀效应(其实采用前半程1g加速后半程1g加速的飞行方式也会有显著的钟慢效应)。但对于地球上的观测者来说,飞船从地球飞到M星球的时间将会达到100000.97年,将近十万零一年。

甲和M星人(如果存在的话)看到的肯定是相同的星空,他们看到的都是10万年前的地球,因为地球在10万年前反射出的光经过10万年时间才能走完10万光年的距离,并最终抵达M星球。尽管对于甲来说,他的太空之旅只有12年,但这只是以他所在的飞船参照系的角度来看。

飞船以1g加速度飞向10万光年外,他最终能看到自己的过去吗?

地球和M星球上的观测者都认为,飞船的太空之行经历了将近十万零一年的时间。当飞船降落在M星球上时,参照系自然也就要以M星球和地球为准。无论甲认为过去多少年的时间,那都是甲的事情,两个星球上的时间都是实实在在的过去了十万多年,与甲在当年出发时相处同一时代的地球人早已不在。

甲在到达M星球时,他所看到的地球将会是10万年前(相对于地球和M星球来说)的地球,也就是甲在出发将近一年之后(相对于地球和M星球来说)的地球。由于时间已经过去100000.97年,光携带着当年甲出发时的场景信息已经传播到距离地球100000.97光年之处,早已经过M星球,所以甲是不可能看到他当年出发时的场景。甲也不可能看到自己在中途飞向M星球时的场景,因为甲的速度始终低于光速,飞船所反射的光始终会比飞船飞得更快,飞船永远也无法追上那些光。

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但在理论上,甲可以在抵达M星球之后观测到自己当年出发时的场景,只不过要换一种星际穿越的方式。根据广义相对论,如果可以制造出连接地球和M星球的时空捷径——虫洞,那么甲可以在很短的时间内到达M星球。而甲出发时所反射的光还在去往M星球的路上,需要10万年之后才能抵达,所以甲在M星球上等待10万年的时间就能观测到过去的自己,如果甲能活到10万岁的话。