Re: [問卦] 光年到底什麼概念啊?

作者: Friendzoned (PatheticApathy)   2021-10-20 02:37:35
※ 引述《hushiang (我練功發自真心)》之銘言:
: 哥想問
: 常常聽到說某顆星球距離我們多少光年,到那邊即便是光速也要走XXX年
: 但是當你用光速飛行的時候,相對論不是說物體越接近光速時間越慢嗎
: 如果到一顆距離100光年的星球
: 所以我用光速飛過去照理說我的時間感覺不變,那顆星球的時間經過了100年才對吧
: 但為啥又有人理解成要花100年的時間到那邊,然後人要先休眠??
: 到底是怎樣解釋咧 搞得我好亂啊
: 有沒有八卦?
看到留言有一些奇怪的回答,
推測八卦板上的大多數人應該都是文組,
所以在這裏『非常非常簡單』的為各位解一下惑。
如果是理組的人或是已經對狹義相對論稍有研究的人就可以跳過了,
謝謝。
問題:
如果你從地球搭乘太空船以0.9倍光速,
前往以地球為參考係,相對地球距離100光年的行星,
請問對你來說要花多久?
這個題目可以從兩個方面去下手
1. 時間膨脹 (Time Dilation)
當你的相對速度越快,你相對於你的參考係時間會愈慢。
公式為 t' = t(γ)
其中 γ = (1 - v^2 / c^2) ^ (-1/2)
所以對於地球人來說你總共要走 100 / 0.9 = 111.11年,
但因為你的時間走比較慢,
太空船上的你只感覺你走了 t = t' / γ
= 111.11 / (1 - 0.81)^(-1/2)
~= 111.11 / 2.2941
~= 48.432 年
2. 長度收縮 (Length Contraction)
當你的速度越快,相對於你的行徑方向的長度就會收縮。
基於地球與目標行星並沒有相對速度,
它們的距離就是100光年。
但因為你正在以相對於它們0.9倍光速前進,
所以『對你來說』你與目標行星之間的距離就不會是100光年。
公式:L' = L/γ
所以對於你來說,你與行星的距離是
L' = L / γ
= 100 / (1 - 0.81)^(-1/2)
= 43.588 光年
然後你再以0.9倍光速走完,
所以就是 43.588 / 0.9 = 48.4322年

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