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《太空旅行》,假如载人飞船以接近光速旅行上面的人繁殖一代,一代不就可去到1000多光年适合人类居住星球殖民吗?

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online_member 发表于 2019-1-27 21:30:30 | 显示全部楼层 |阅读模式
《太空旅行》,假如载人飞船以接近光速旅行上面的人繁殖一代,一代不就可去到1000多光年适合人类居住星球殖民吗?

《太空旅行》,假如载人飞船以接近光速旅行上面的人繁殖一代,一代不就可去到1000多光年适合人类居住星球殖民吗?453 / 作者:gating / 帖子ID:44023
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online_member 发表于 2019-1-27 21:30:37 | 显示全部楼层
《太空旅行》,假如载人飞船以接近光速旅行上面的人繁殖一代,一代不就可去到1000多光年适合人类居住星球殖民吗?696 / 作者:`ivY) / 帖子ID:44023
如果题主所指一代人的时间为30年,那么,利用时间膨胀效应,都不用繁殖一代,第一代人就能飞到1000光年之外的宜居地球上。对于地球上的人而言,1000光年是一个非常遥远的距离,即便用光速也得飞行1000年的时间。但根据狭义相对论的时间膨胀效应,如果载人飞船以接近光速的速度飞行,对于太空旅行者来说,飞到1000光年(地球上观察者测得的距离)之外所需的时间可以很短。假设飞船时间为ΔT,地球时间为Δt,那么,两者的关系式为:
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其中v表示载人飞船的飞行速度,c表示光速。

由于飞船需要以非常接近光速的运动,才能实现十分明显的时间膨胀效应。因此,在地球上的观察者看来,飞船的飞行时间就是1000光年除以亚光速,这个时间大约为1000年。另一方面,当飞船达到一定速度时,太空旅行者飞到系外宜居地球所需的时间可以缩减到30年。把这两个数据代入上式,可以计算出载人飞船的飞行速度为光速的99.955%。因此,只要飞船始终以这个速度运动,太空旅行者完全可以在一代人的时间内飞到遥远的地方。

不过,上述只是一种理想的情况,载人飞船的运动速度不能在短时间内加速到亚光速,因为人体将难以承受巨大的加速度。为此,可以考虑前500光年以恒定加速度a加速,后500光年以相同大小的加速度减速,最终抵达1000光年之外的宜居地球,这样比较符合实际的情况。此时,对应的距离与时间的关系如下:
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把d=500光年,ΔT=15年代入上式,可以计算出加速度为a=3.8米/平方秒,相当于0.39g,这是人体可以承受的加速度。因此,以这种方法飞到系外宜居地球上是比较现实的。
online_member 发表于 2019-1-27 21:31:32 | 显示全部楼层
关于这个问题呢,我们拆开来慢慢讨论。
题主的关键词:载人飞船,光速旅行,人口繁殖,1000年,星际殖民。
一、载人飞船,人类第一艘载人飞船是前苏联于1961年4月12日发射的,距今将近60年,因为人类信息技术的迅速发展导致人类现在发展神速的假象,其实现在的航天技术本质上与上世纪六七十年代是差不多的。题主说的载人飞船是能进行太空旅行的,有自助控制能力,就像开汽车一样,而现在的载人飞船更多的是在环地轨道进行航天活动罢了,仅此而已,差距不是一般的大。
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二、光速飞行,假如我们拥有了一艘真正意义上的宇宙飞船,那动力装置真是要人命啊,宇宙航行随便都是以千百光年为距离的,现在这个速度,蜗牛相比之,简直快到看不清影子。光速飞行正常渠道是做不到了,只能用非正常渠道,比如经典的曲率航行,将空间折起来,利用空间的位移来飞行,比如一张纸,AB两点分别在纸的两头,将纸折起来,本来隔着很远的两点就重合到一起了。
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三、人口繁殖,1000年,星际殖民,这三点是连在一起的,上面两点都好说,技术难题,这个虽然困难,但和题主说的比起来真是毛毛雨。正常的星际航行都是拥有了光速飞船后,然后宇航员进行冬眠,利用冬眠技术来对抗漫长的时间。可题主这个要求就让航行难度指数倍上涨,不冬眠,要繁殖。这可真是伤脑筋呢。人冬眠起来所消耗的资源是很少的,但一旦有活动且繁殖的话,所需的资源简直无法计算。而人口不足的话又无法进行星际殖民。
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1000年的时间,人一代一代的繁殖,即使只有两个人,1000年后,也会有十几亿人,这个时候所需要的资源是很多的,而太空旅行中,别说资源了,你能看到一颗小行星碎片都是运气顶天了了,没有资源的补充,那只有一个结局,死。除非人掌握从空间中获取能量,这个技术难度,可比什么光速超光速飞行难多了。
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要想按照题主的思路完成这次星际航行,必须满足以下条件:
一艘可以进行光速航行的载人飞船,且承载能力有二十亿,并且物资充足(这是悖论,物资本身就占重),或者有高级的能源获取技术,这样就可以进行题主所说的星际航行了。
《太空旅行》,假如载人飞船以接近光速旅行上面的人繁殖一代,一代不就可去到1000多光年适合人类居住星球殖民吗?900 / 作者:JczaEZNv / 帖子ID:44023
但跨星际航行的正确姿势应该是:一艘载人飞船,能光速飞行更好,不能也没事,只要不是很慢就行。几个人,不要多,五六个就行了,冬眠设备,还要有人类基因库,这样就满足基本的条件了(其实这样也很难,跨星际航行真的很难),到了殖民星球就地取材,制造人类(基因库里的精子卵子)。
《太空旅行》,假如载人飞船以接近光速旅行上面的人繁殖一代,一代不就可去到1000多光年适合人类居住星球殖民吗?503 / 作者:JczaEZNv / 帖子ID:44023
online_member 发表于 2019-1-27 21:32:01 | 显示全部楼层
《太空旅行》,假如载人飞船以接近光速旅行上面的人繁殖一代,一代不就可去到1000多光年适合人类居住星球殖民吗?55 / 作者:qinger0912 / 帖子ID:44023

钟慢尺缩效应

根据爱因斯坦狭义相对论,当一个物体运动速度接近光速时,物体周围的时间会迅速减慢,空间会迅速缩小。而当运动速度等于光速时,时间就会完全停止,空间也会缩为0,也就是出现了零时空。而当物体运动速度超过光速,时间就会出现倒流即出现了负时空,同时空间也会变为负空间,就是我们常说的时空逆流,以上就是著名的钟慢尺缩效应。
那怎样理解这个钟慢尺缩的效应呢?我们可以假定,你前方一棵树,你站在树前看树,实际上我们看到的是时间很短之前的一个录像。因为树反射的光经过旅行你与树之间的距离后被你眼睛接受看到影像,所以这时的树是过去的树。然而假设我们以光速往后退,实际上我们看到的树的光子就会永远落在我们眼中,我们眼中就接收不到过去的光子和后来的光子,这时树就是永恒静止的,于是我们眼中时间就发生了停止。而假设我们以超光速后退,这时我们就会慢慢捕捉到之前树反射出来的光子,这样就发生了时光倒流。
所以假设我们以光速进行旅行,实际上这时我们就会处于一种零时空的界限内,时间对我们毫无意义,因而不论你用光速跑多远,实际上时间都是静止的。你从这颗星球到那颗星球不过是一瞬间的事,在你眼中,根本不需要那么多时间。
然而现实中绝对光速难以达到,我们只能无限接近于光速。假设我们以29.9万km/s的速度旅行1000光年,根据尺缩效应公式 《太空旅行》,假如载人飞船以接近光速旅行上面的人繁殖一代,一代不就可去到1000多光年适合人类居住星球殖民吗?915 / 作者:qinger0912 / 帖子ID:44023
可求得长度缩为72.98045光年。即我们只不过相当于用29.9万km/s得速度走了72.98045光年,所需时间71.1738746年。
尺缩效应

这里面同时又涉及到相对论的一个效应—尺缩效应,也称为长度收缩。长度收缩是指观察者在观察与其相对速度为非0的物体时看到的长度变小的现象,这种现象一般只在接近光速的情况下才会发生。
概念比较难以理解,我们借由钟慢尺缩效应来解释,因为物体运动速度为光速时,这时时间停止,人从甲地瞬移到乙地,时间为0,所以在我们看来距离也为0,而人以接近光速时间运行,在外界眼中,我们还是在以光速旅行,距离没有缩短。然而我们处在光速飞船中,时间被减慢,而那些消失的时间就用来旅行了部分长度,所以落在在旅行的我们眼中就会出现距离缩短的现象。
《太空旅行》,假如载人飞船以接近光速旅行上面的人繁殖一代,一代不就可去到1000多光年适合人类居住星球殖民吗?999 / 作者:qinger0912 / 帖子ID:44023

因而如果人可以无限接近光速旅行,实际上旅行时间和旅行距离在作为观察者的我们看来根本没有实际的那么长,如果是光速旅行,只是一瞬的时间!
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