达到光速的0.99......倍时，时间膨胀707万倍，人类获得永生？

之前发表过一篇关于引力透镜效应的文章。核心内容是，通过引力透镜效应，人们可以直观地看到质量对时空的扭曲，证明爱因斯坦的时空扭曲理论是真实正确的。

看了文章，有的朋友似乎终于同意空间是可以弯曲的，但也提出了一个问题：空间是弯曲的，为什么一定要用“时空”这个词？这跟时间有关系吗？事实上，在我过去的许多文章中，我已经解释了时间膨胀的影响。如果你看过这些文章，你就不会问了。

什么是时间膨胀

时空弯曲理论和时间膨胀理论都是爱因斯坦相对论的内容。在狭义相对论中，爱因斯坦主要阐明了速度与时间的关系，一般称为速度时间展开问题；在广义相对论中，他强调时空曲率的关系，也就是引力时间膨胀的问题。

爱因斯坦相对论的核心内容是解释时间、空间和物质之间的关系。通过一系列详细的数理逻辑论证，他认为时间、空间、物质三位一体，证明了时间和空间在不同坐标系下是相对性的。从根本上颠覆了经典物理学的绝对时空观。

论证过程非常复杂，这里就不多说了。结论很简单，就是在不同的速度和不同的引力场下，时间会膨胀。说白了，在速度较快的坐标系中，会有减速效果，距离会缩短，时间会过去。越慢；而在重力较大的坐标系中，时间会流逝得更慢。

但有两个天花板：光速和黑洞的史瓦西半径，也就是时空的终结。当物体的运动速度达到光速，或进入时空曲率无穷大（引力无穷大）的黑洞视界时，空间为零，时间停止。

但是光速使得我们这个世界的天花板不可能达到，更不用说突破了，任何具有静态质量的物体。这是因为质量增加的效应。当物体接近光速时，它的动能和质量将变为无穷大。也就是说，即使是基本粒子，如果要达到光速，其所需的能量和动量也是无穷大的。

我们的宇宙也是有限的。换句话说，不可能有无限的能量将一个静止质量的物体推到光速，达到光速的粒子的动量将超过宇宙的质量。这本质上是一个悖论。这个问题我之前已经解释过很多次了，今天就不讲了。

现在我们只用两个时间膨胀公式来谈谈时间与速度和空间的关系。

两个时间膨胀公式的含义

狭义相对论给出的速度时间展开公式为：t'=t/√[1-(v/c)²]

式中，t'为速度时间扩展效果值；t为低速观测器第一个时钟的时间记录；v 是第二个时钟相对于第一个时钟的移动速度；c 是光速。

广义相对论给出的引力时间膨胀计算公式为：t'=tx√(1-2GM/rc²)

式中，t'为重力时间膨胀效应值；t 是观测者在低重力惯性系统中的时间流逝值；G为万有引力常数，取值为6.67x10^-11N·m²/kg²；M是天体的质量；r 是天体的半径；C是光速。

这一时期的推导过程非常复杂，就留给那些质疑相对论的“高手”来挑选和使用。科普我们不需要了解得那么深。

根据速度时间膨胀效应公式的计算，当一个物体的运动速度达到光速的一半时，也就是每秒15万公里左右，时间膨胀会达到1.15倍，即慢15%，所以飞船上的人要过去1年，地球人已经过去了1.15年。

当达到光速的99%时，时间膨胀效应将达到7倍，即飞船上的人过去了1年，地球上的人过去了7年；而当光速达到99.999999999999%时，时间将扩大707万倍。飞船上的人已经过去了一年，地球上的人已经过去了707万年。

同样，在引力越大的坐标系中，时间的膨胀越大，也就是时间的流逝越慢。在科幻电影《星际穿越》中，飞船抵达靠近黑洞的米勒行星。这个黑洞是太阳质量的1亿倍。电影没有给出到黑洞世界的距离，而是给出了宇航员。我们在那里呆了一个小时，地球已经过去了7年，也就是说时间膨胀了6万多倍。

所以当宇航员库珀返回地球时，他还是那个样子，他的女儿已经90多岁了。

宇宙中已知最大的黑洞SDSS J073739.96+384413.2的质量是太阳的1040亿倍。它将在其附近扩展多少时间？给定到黑洞视界的距离，我们可以根据公式计算出来。

很多人不屑学习相对论的相关知识，基于吃喝逻辑否定时间膨胀理论。但不管他们相信与否，时间膨胀理论早已被用于科学研究和各种技术应用。最典型和最常用的例子是导航和定位系统。如果卫星和地面时间没有相对调整，导航会带你到爪哇。

那么时间膨胀效应能让人活得更久吗？

我的答案是否定的。

很多网友有一个误区：既然在高速飞船或大引力场附近时间流逝会变慢，那么生活在这个坐标系中的人不是更长寿吗？

事实上，事实并非如此。因为在这种坐标系下的人，还是感觉时间在正常流逝，一点也没有慢下来。时间是1分1秒，1小时1天，感觉跟在地球上一样。如果我们忽略太空旅行的各种影响因素，如辐射、失重等，它们的寿命不会改变。

换句话说，他们在地球上可以活100岁，但在飞船上只能活100岁。

事实上，太空旅行的条件远不如地球安全，所以在同样的医疗保障条件下，寿命会受到很大影响。但如果他们回到地球，与地球人流逝的时间进行比较，就会发现地球人的时间流逝比他们快。快多少取决于他们的飞船有多快，或者他们停留的引力场有多大，以及他们停留了多长时间。

根据速度-时间膨胀公式的计算，如果你乘坐一艘光速为99.99%的飞船飞回1年，地球已经过去了70年；如果乘坐99.999999999999%光速的飞船返回254万光年的仙女座星系，航海者号只用了0.7年，也就是8个多月，距离地球已经过去了508万年。

如果船上的飞船速度很慢，低于光速的50%，甚至更慢，时间膨胀效应就会很小，影响也很小。现在的飞船速度只有每秒十几公里，旅行者的时间膨胀效应与生活在地球上的人相比完全可以忽略不计。

时间的流逝变慢了，它在各个方向都变慢了

时间膨胀效应不是感觉时间在变慢，而是完全没有感觉。所谓尺缩效应，可以理解为速度越快，距离越短，时间也不需要那么多。缩短了多少？这对应于时间膨胀的倍数。

例如，乘坐99.999999999999%光速的航天器到距离254万光年的仙女座星系，时间扩大了707万次s，相当于距离缩短了 707 万倍。因此，254万光年的距离只有0.35光年左右，来回。距离只有0.7光年，飞船的速度接近光速，当然时间也只有0.7年左右。

此计算只是为了说明本题的理论值，不考虑加速、减速和停留的时间，请不要在此出错。

所以，飞船上的人，不是觉得只有这么久，而是真的只有这么久。这种时间流逝的速度不是表面的，而是骨子里的。从他们的意识来看，他们体内的每一个细胞，甚至构成细胞的各种原子元素，代谢循环都只是经历了这一次的变化。

重力系统中的时间膨胀效应是相同的。

所以，高速旅行者只是比地球上相对静止的人“过”得慢而已，而对于他们自己来说，真正的感受是1天就是1天，并没有多少感觉。到 1 点。

这有点像我们常说的冻龄，也就是冻龄，或者把人冻在雪地里，然后让他们在很多年后醒来。从觉醒者的角度来看，这个世界已经过去了很多年，但是这能说被冰封的人活得更久吗？

未来深空航行将把时间膨胀效应降到最低

时间膨胀效应是客观存在，是宇宙法则，不会给太空旅行的人带来任何好处，反而会增加不少麻烦。比如，真的有接近光速的飞船。离开地球去某个星球的人之后，他们的亲戚都走了。大地已经是沧桑了。这种探索或旅行的意义何在？

因此，未来深空旅行的速度只是一方面。速度在光速50以下的时候，时间膨胀的效果也不算太麻烦，人们还是可以接受的。但对于更快的旅程，很可能不是靠速度提升，而是另辟蹊径。

目前，科学界认为突破深空导航速度瓶颈的途径有两种，即穿越虫洞和曲速引擎。通俗地说，这两种方法都是通过钻隧道和走捷径到达目的地。从整体的行进距离和时间来看，似乎超过了光速很多倍，但实际上并没有增加速度，所以不受光速影响。不会因为障碍而产生速度膨胀效果。