速度为99%光速时 时间就膨胀了7倍，这是如何算出来的

“听说天上的一日，等于地上的几千年，那咱们就算算：

要说明这其中的道理，必须说到著名的犹太人科学家爱因斯坦。他在１９０５年创立一种理论，叫《相对论》。当然，《相对论》的理论是深奥的，但我们不去研究《相对论》本身，而只要借用他的结论就行了。

　　 “什么结论？不难懂吧？！”

　　 这个结论就是：光速是宇宙中最快的速度，其他任何物体的运动速度只能无限接近光速，不可能超过光速。

　　“那宇宙航行更没有希望了。”

　　别急，奥妙就在这里。虽然任何物体的运动速度不可能超过光速，但当它接近光速时，时间会膨胀（变慢），距离会缩短。越接近光速，时间膨胀得越多、距离缩短得越多。

　　 根据这个结论，宇宙飞船高速飞行时，如果时间膨胀了１倍，飞船上的１天，等于地球上的２天；如果时间膨胀了１８２５０００倍，则飞船上的５天，等于地球上的５０００年。你看，这不是“天上方数日，地上几千年”吗？

　　 具体膨胀多少，可以根据速度的大小算出来。如当飞船的速度达到光速的９０％时，时间膨胀２.３倍，距离缩短５４％；当达到光速的９９％时，时间膨胀了７倍，距离缩短８６％，这样，到４.３光年的半人马座只要７个月；到８.７光年的天狼星只要１年３个月；到１６.６３和２６.３光年的牛郎、织女星分别只要２年４个月和３年９个月了。当飞船的速度达到光速的９９.９９９９９９％时，到半人马座a星只要５０多小时，到天狼星只要１００多小时，到牛郎星和织女星分别只要２００小时和３００多小时。当飞船的速度提高到光速９９.９９９９９９９％时，时间将膨胀２０００多倍，飞船上的４小时相当地球上的一年。这样，到达上述４颗恒星分别需要１７小时、３５小时、６６小时和１０５小时，这大致只相当从北京坐火车到上海、广州、乌鲁木齐和莫斯科的时间。当飞船的速度提高到小灵敏点后面１０个９的光速时，到牛郎星只要２.０４小时，这就只相当城里人到郊区去旅游了。你可以吃过早饭到那里去送个信，再赶回家中吃午饭。如果飞船速度非常非常接近光速，飞船上的一秒钟可相当地球上的几年、几十年到期千百年，你可以花上一两个小时绕银河系（跨度１０万光年）转一圈，花一天的时间就可到达距我们２３０万光年的仙女座，或者更远的星系。当然，当你从那里返回时，地球的面目早就不是原来的样子了；而你的亲人更是无法考证了。

　　你也许会问，汽车、火车、飞机和火箭速度那么快，为什么没有看见时间膨胀、距离缩短呀！回答是肯定的，只是它们的速度相对光速来说，小得太多太多。如汽车、火车的速度每小时约８０千米，每秒才０.０２千米，这样的速度只能使距离缩短一个原子核的直径那么一点点。形象地说，只要一粒大米的亿万分之一。对于１小时飞１０００千米的飞机来说，距离也只缩短一个原子的直径那么大一点；即使是达到第二宇宙速度的火箭，也只能使距离缩短１％毫米，所以我们感觉不出来。

　　相对论虽然奇迹般地解决了宇宙航行的时间、距离和生命问题，但接下来的问题是，有什么能源，有什么方法使飞船的速度接近光速呢？

　　1953年德国人桑格尔提出光子火箭的设想，科学家认为，光是由光子组成的，如果火箭向后喷射光子，就可推动飞船以接近光速的速度飞行。那么，如何产生光子呢？大家知道，物质是由和种粒子组成的，同时，有正粒子就有反粒子，如正电子和负电子等等。正粒子和反粒子相普时，会同时消失而生成光子，这叫“湮灭”。

　　“什么叫“湮灭”？”

　　空中正电和负电相碰发出闪电就是这个道理呀。有人计算过，０.５千克正粒子和０.５千克 反粒子湮灭，能产生相当于１０００千克铀裂变反应释放的能量。用２５吨正粒子和反粒子湮灭，可使飞船以９８％光速的速度飞向半人马座a星，再用２５吨正粒子和反粒子湮灭来减速，就可以把一吨位载荷送到那里。问题是，地球上的反粒子很少，大量制造也很困难。

　　 美国有个著名的实验室叫“洛斯·阿拉莫斯”。50年代末，一些科学家在那里进行实验，设想用氢弹爆炸产生的冲击波，推动飞船胶进，这叫核脉冲推进。他们设计了一和艘叫“奥利安”号的飞船，计划在1968年飞往火星并返回。1968年，物理学家迪森将“奥利安”号改进设计为宇宙飞船，装载30万枚氢弹，每３选举法钟爆炸一枚，在10天之内可将飞船加速到每秒１万千米的速度（光速的1/30），130年把几百人送到半人马座星系。当然，这些计划都没有实现。

　　 飞船携带的氢弹重量太大，于是有人设想从太空中收集氢，用氢集成电路变产生能量，推动飞船前进。但太空中的氢很稀薄，要收集到足够的氢，收集器的直径需要1400千米！

　　随着科学技术，特别是激光技术的发展，科学家又有了新的设想，就是用强大的激光的光子压力来推动宇宙飞船。1984年，一个叫福瓦特的科学家，设想出一个叫“星束”号的宇宙飞船，它用太阳能电站卫星产生的20千兆瓦的微波束，射向飞船上直径1千米，重20克的帆，一星期内可使飞船的速度达到光速的20％，18年可到达半人马座星系。另一种叫“星集”号的飞船，采用65千兆瓦的激光束，射向直径３.６千米、重１吨的帆上，可使飞船每秒钟加速0.36米，3年后达到光速的11％，40年可到达半人马座星系。如果加大帆的面积或增强激光的能量，可使飞船达到50％的光速，用46年时间可在距地球10.8光年的E.E星系之间飞一个来回。当然，地球上的时间不是46年，而是51年。

　　能源和速度问题解决后，载人宇宙航行还存在一些问题。如人如何忍受巨大加速度产生的超重。为了解决这个问题，人们又想出另一个叫做“引力屏蔽”的办法。

　　 “什么叫‘引力屏蔽’？”

　　 你知道，物体都有引力，在宇宙中形成一个引力场。物体的惯性就是这个引力场造成的。如果设计一种宇宙飞船，它能形成反引力场，就可用反引力抵消引力。这就叫“引力屏蔽”，就是把引力挡住。由于不存在引力了，宇宙飞船只要极小的推力就可以非常接近光速的速度飞向目标。飞船中的人由于失去了惯性，也就感觉不到加速度产生的超重了。

　　 速度问题解决后，通信仍然是一个难题。如飞船上的人从距地球８５０光年的参宿七处打电报与家人联系，８５０年后家人才能收到。如果飞船上的时间膨胀了１２００倍的话，飞船上的人若每０.１秒钟发一个字码，每５个字码组成一个汉字，则地球上的人每两分钟才能收到一个字码，１０分钟收到一个汉字。１４４个字的电服，要一天一夜才能收完。

　　 还有，飞船以接近光速的速度飞行，宇宙中的各种尘埃和颗粒也会以同样的速度撞击飞船。同时，建造巨大而坚固的飞船，在材料和工艺上也还存在许多问题。

　　但是，具有高度智慧的人类，也将像解决时间、生命、能源和速度问题一样，解决存在的其他各种问题。也许你会在解决这些问题中做出自己的贡献！