科学家说1光年等于多少年(光走1光年需要多久)

“光年”是一个用来衡量天体之间距离的“长度单位”,在天文学中天体之间距离太过于遥远,在计算恒星和恒星之间的距离,或者去描述某个宇宙结构时,人类常用的距离单位经常会“不够用”,因为数据太过于庞大了,所以人类就创造出了更大的长度单位“光年”。

科学家说1光年等于多少年(光走1光年需要多久)(1)

光速是宇宙中最快的速度,299792458m/s,接近每秒30万公里,对于人类来说这个速度很快了,在宇宙目前还没有发现物体移动的速度可以超过光速,而光年指的就是光在真空状态下向一个方向移动一年的距离,一光年换算成米的话是9,460‘7304’7258‘0800米。

那么对于光线本身来说,移动1光年需要多长时间呢?答案可能和你想的不一样,并不是1年,而是一瞬间!为什么会这样说呢?光年不是光移动一年的距离吗?为什么对于光线本身来说一光年的距离只是一瞬间呢?

科学家说1光年等于多少年(光走1光年需要多久)(2)

首先,光速确实是宇宙中最快的速度!并且从人类的物理理论来看,任何有质量的物体运动时的速度都无法超过光速,因为一个物体越接近光速,它的质量就越大,达到光速时这个物体的质量就等于“无限大”了,可是能量是有限的,宇宙中没有无限大的能量让一个物体加速到光速,所以任何有质量的物体都无法达到光速。

在宇宙中最快的光速,其实对于整个宇宙来说并不快,因为宇宙太广阔了!即使以光速移动,想要跨越星系拜访其他的星球也需要极其漫长的时间,比如说距离太阳系最近的恒星系是“比邻星系”,我们距离比邻星系4.2光年,从我们的视角来看太阳发出的光需要4.2年才能抵达比邻星。

科学家说1光年等于多少年(光走1光年需要多久)(3)

如果此时此刻你在比邻星系观察地球,看到的并不是现在的地球,而是4.2年前的地球!因为我们观察物体时需要借助光线,光线携带的信息传递速度是有限的,这就造成了我们在夜晚看到的星星其实都是它们很久之前的样子,甚至有可能有的恒星已经死去了,我们仍然能在夜空中看到它在发光发热。

1光年是光在理想状态下运动的距离,在真正的宇宙中,光移动一年的距离可能达不到标准的1光年,因为我们的宇宙并不是绝对真空的状态,在宇宙中存在少量的星际气体和宇宙尘埃,这些细小的颗粒会对光线的移动造成一些影响,其次宇宙膨胀也会影响光线的移动,这些因素都会导致光线移动1年的距离达不到标准的1光年。

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当然,光年是一个长度单位,是为了方便我们计算宇宙中天体之间的距离才诞生的,即使宇宙中光线移动一年有时候达不到标准意义上的1光年也没有影响,在计算时这些误差都会被忽略掉,毕竟宇宙中的天体都在不断的运动,比较小的误差都可以被忽略。

为什么1光年对于光来说不是1年?

钟慢效应是一个很常见的物理现象,在我们的身边无处不在,只不过钟慢效应在我们日常生活中产生的时间膨胀很短暂,几乎可以忽略。简单来说钟慢效应指的是时间并不是一个绝对的物理量,在某些情况下时间会相对性的发生变化。

一个物体在高速移动时,这个物体经历的时间要比正常的物体“更慢”一些,因为宇宙中的时间和空间是一个密不可分的整体,空间的变化会影响时间,时间的变化也会影响空间,一个物体在空间中的运动速度越快,它经历的时间流速就会越慢,这就是“时间膨胀”。

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可能你会觉得这个说法不正确,其实已经有实验证明了这个现象,Μ子是宇宙中的一种轻子,π介子的衰变会产生Μ子,每一秒来自地球之外的宇宙射线击中大气层都会制造大量的M子,这些M的半衰期是2.2微秒,也就是说正常情况下在2.2微秒后M子就会衰变消失。

科学家发现,在地势比较低的地方仍然可以发现很多Μ子,按理来说M子从高处落下应该已经经过了多个半衰期才对,可是它们仍然可以抵达地表,这是因为相对于观察者来说,Μ子在高速移动,它经历的时间要比观察者慢10倍,所以Μ子才能抵达地表。

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宇宙射线撞击大气层制造的M子速度能达到98%的光速,我们在实验室中可以制造出正常速度的M子,宇宙射线制造出来的M子衰变速度要比正常的M子慢5倍以上,这足以证明“时间膨胀效应”的真实性。

物体移动的速度越接近光速,它经历的时间就越慢,而对于进行光速移动的光子本身来说,它的时间在抵达目的地和其他物质发生相互作用之前都是静止的,所以光子移动一光年不需要1年的时间,对于光子本身来说时间并没有流逝!

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在未来“时间膨胀”现象很可能会成为人类在宇宙中进行星际旅行时的关键,比如说一艘宇宙飞船要前往10光年外的某个星球,往返一次就需要整整20年,这样的话会消耗宇航员太多的光阴,谁也不想自己20年的岁月都在宇宙飞船中度过,可是因为时间膨胀效应,如果这艘宇宙飞船足够快,那么飞船的时间就会相对的变慢,宇航员不用花费20年的时间就可以完成任务,这对于人类的星际探索会有很大的帮助!

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