(深度科普) 假如以光速穿越銀河系需多長時間： 10萬年還是、一瞬間
確實，在當前的科學共識中，沒有任何物體，至少包括人類，能夠達到或超過光速，這是狹義相對論光速不變原理所確立的觀念（除非將來有新的科學發(fā)現(xiàn)推翻這一原理，但至少目前尚未出現(xiàn)）。
狹義相對論的兩大基本假設之一便是光速不變原理，另一假設則是相對性原理。狹義相對論的諸多推論和公式，如著名的質量公式：
（公式中m代表物體的運動質量，m0為其靜止質量，V代表物體的運動速度，C代表光速。在m0不為零的情況下，如果物體的速度V趨近于C，公式中的分母根式將趨近于零，從而導致m趨近于無窮大）。盡管公式中并未明確限制物體速度，但當速度接近光速時，物體質量的無窮大意味著需要無窮大的能量去推動它?？紤]到宇宙的有限能量，即使是整個宇宙的能量也不足以推動一個光速運動的物體。
因此，光速成了物體運動速度的上限。
如今，唯一能以光速移動的只有光本身（以及引力波），這得益于其靜質量為零的特性，這也與相對論的質量公式并不沖突。
因此，我們或許可以將問題改為“光穿越銀河需要多久？是10萬年還是瞬間？”這樣似乎更為合理。若硬要討論人類以光速穿越銀河的情形，假設消耗無窮大的能量使人達到光速，那人類便會轉變?yōu)楣?，最終是光在穿越銀河。
關于題目提到的10萬年，其實是基于舊數(shù)據得出的銀河系直徑，如今最新的研究數(shù)據顯示為18萬年，而這一數(shù)據由我國科研人員發(fā)現(xiàn)。但問題的關鍵不在于具體年數(shù)。
讓我們回到問題的解答環(huán)節(jié)。
我們來探討一下：光穿越銀河需要多長時間？是18萬年還是一瞬間？答案如下：對于以光速移動的物體或者人類而言，時間是靜止的；但對于地球或銀河系中相對靜止的觀測者而言，則需要18萬年（若沿著銀道面橫向穿越）。
根據相對論，時間的流逝具有相對性。物體移動速度越快，其所經歷的時間就越慢。盡管移動中的物體自身無法察覺，但相對于其靜止的觀察者卻會發(fā)現(xiàn)該物體的時間變慢了，這便是“鐘慢尺縮”效應。公式如下：
（其中△t′為移動物體所經歷的時間，△t為相對靜止觀察者所經歷的時間，V為物體的移動速度，C為光速）。物體移動速度V越接近光速C，根式趨于零，物體的時間△t′亦趨于零，時間膨脹效應就越明顯。若V=C，則△t′=0，意味著物體以光速移動時，其所經歷的時間將停止。
如果我們討論的是一個以光速移動的人，這個人如果仍有知覺，他會感覺仿佛自己還未開始穿越銀河系，就已經穿越完畢，仿佛連宇宙也一并穿越了，過程中并未消耗任何時間。在感受到時間流逝之前，一切似乎已經結束，此人最終脫離了宇宙時空的束縛，轉而成為光的存在。
對于這個人而言，時間可能不復存在，空間也不存在。但他的存在依然合理，因為沒有任何理論排除他以某種我們尚未了解的方式存在。
而在地球上的觀察者看來，這個人正在進行一場可能持續(xù)幾十萬年、甚至數(shù)百億年的漫長星際旅行。在穿越銀河系的過程中，可能需要耗時18萬年。當然，如果是垂直于銀道面穿過銀心，則只需1.2萬年，因為銀心的厚度大約為1.2萬光年。
以上討論是基于人類以光速穿越銀河系的假設。實際上，人類無法達到光速，但未來科技或許能使人類用亞光速進行星際旅行。
我們再探討一下，人類以亞光速穿越銀河需要多久？還有哪些方法？
為了簡化回答，假設我們僅考慮沿銀道面橫向穿越的情況。當人類以亞光速移動時，由于鐘慢尺縮效應，原本在地球上觀察者眼中的18萬光年銀河直徑，在移動中的人類看來要短得多。有這樣一個相對論尺縮公式：
（其中L為亞光速移動的人所看到的銀河系直徑，L0為地球觀察者所看到的銀河系直徑，即18萬光年，等于1.89x10^21公里，V為移動速度，C為光速）。當V趨近C時，根式趨于零，L亦趨于零。例如，當速度V=0.8C時，L約為10.8萬光年，所需時間△t=L/V約為13.5萬年；而當V=0.99999999C時，L約等于25.45光年，所需時間△t約為25.46年。換言之，以光速99.999999%的速度移動，人類僅需約25.46年便能穿越銀河系，這指的是移動中的人的時間，而地球上的人則度過了約18萬年。
當然，如果未來人類掌握了“蟲洞”技術或曲速引擎技術，星際旅行將會變得司空見慣?！跋x洞”由愛因斯坦在1936年提出，利用空間折疊技術將兩個相隔甚遠的時空點連接起來，從而實現(xiàn)瞬間的空間轉移和時間旅行。
因為這種方法實際上是利用空間的捷徑，并未真正實現(xiàn)超光速移動，所以并不違背光速不變原理。
而曲速旅行則是利用反物質驅動的曲速引擎在運動物體周圍制造一個人工曲率場，通過壓縮前方時空、膨脹后方時空，形成一個“時空泡”，使得物體能在這個泡中以超光速移動。
這種方法同樣沒有實現(xiàn)真正的超光速移動。利用以上兩種穿越銀河系的技術，無論對于移動中的人還是地球上的人來說，所需時間都不是很長。若未來這些技術成熟，無疑將成為星際旅行的首選，屆時穿越銀河系將如同從上海到北京般便捷和省時。據悉，目前有人正在搜尋銀河系中的“蟲洞”，讓我們拭目以待。
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