Después de viajar en una nave espacial a una velocidad cercana a la de la luz durante un año, ¿podré ver a mi familia cuando regrese a la Tierra?
La teoría especial de la relatividad señala que la luz siempre se propaga a una determinada velocidad en el vacío. No importa cómo se mueva la fuente de luz o cambie el marco de referencia, la velocidad de la luz no cambiará. La velocidad de la luz es la "velocidad límite" en el universo. Al mismo tiempo, cualquier objeto con masa en reposo seguirá aumentando de masa a medida que se acerque a la velocidad de la luz. Cuanto más se acerque a la velocidad de la luz, mayor será su masa y, finalmente, su masa se acercará al infinito.
Es por este motivo que se necesita energía infinita para llevar una nave a la velocidad de la luz. Por lo tanto, no importa cuánto se desarrolle la ciencia y la tecnología humanas, lo mejor que podemos hacer es construir una nave espacial de "velocidad inferior a la de la luz", que no pueda volar a la velocidad de la luz.
Es un fenómeno comprobado que el movimiento cercano a la velocidad de la luz ralentiza el tiempo. Algunos leptones que deberían desintegrarse en la atmósfera pueden llegar a la superficie de la Tierra. Precisamente porque estos leptones se mueven casi a la velocidad de la luz, su tiempo "se ralentiza". Para estos leptones que se mueven rápidamente, no hay tiempo suficiente para que se descompongan.
En cualquier marco de referencia subjetivo, la velocidad del flujo del tiempo no cambia, solo difiere de otros marcos de referencia. La diferencia en el flujo de tiempo en la vida diaria es insignificante. En el universo, sólo bajo algunas circunstancias especiales se puede sentir claramente la diferencia en la velocidad del flujo del tiempo.
En los cuerpos celestes con fuerte gravedad, como las estrellas de neutrones y los agujeros negros, el flujo del tiempo también cambiará porque la gravedad es suficiente para distorsionar el espacio y el tiempo. Este fenómeno también ha sido confirmado por los científicos. Debido a que los satélites en el cielo están lejos de la Tierra y se ven menos afectados por la gravedad, el tiempo en los satélites siempre es más rápido que en la Tierra. Esto es suficiente para demostrar que la gravedad afecta el flujo del tiempo.
El segundo caso de cambio de la velocidad del tiempo es cuando un objeto se mueve cerca de la velocidad de la luz. Cuanto más nos acerquemos a la velocidad de la luz, más lento será el tiempo relativo. Desde esta perspectiva, una nave espacial que viaje a 0,9999 veces la velocidad de la luz ya está muy cerca de la velocidad de la luz y producirá un efecto evidente de dilatación del tiempo.
Supongamos que una persona viaja en una nave espacial que puede alcanzar una velocidad de 0,9999 veces la velocidad de la luz. La nave espacial se ha estado moviendo en línea recta a una velocidad constante. Voló en una dirección durante medio año y luego dio la vuelta y regresó a la Tierra durante exactamente un año.
Los pasajeros de la nave espacial han estado viviendo en la nave espacial durante un año y el flujo del tiempo no ha cambiado. Pero para la gente en la Tierra, la nave espacial se mueve relativamente cerca de la velocidad de la luz y el tiempo en la nave espacial es más lento. Cuando la nave espacial regrese a la Tierra, los pasajeros se sorprenderán al descubrir que han pasado más de 70 años en la Tierra.
La dilatación del tiempo provocada por 0,9999 veces la velocidad de la luz provocará una diferencia horaria de aproximadamente 70,71 años. Más de medio siglo después, es posible que el hombre nunca vuelva a ver a su familia.
Es imposible que los objetos con masa alcancen la velocidad de la luz, pero algunos científicos creen que sin violar las leyes de la física existentes, los humanos podrían alcanzar la "velocidad superligera" en el futuro. es decir, al utilizar el espacio y el tiempo del universo, la curvatura permite que el espacio mismo impulse el movimiento de la nave espacial, evitando así el problema de que la velocidad de la luz requiere energía infinita. El "motor warp" de las películas de ciencia ficción utiliza este principio.
Con el desarrollo de la sociedad humana, es inevitable intentar desarrollar naves espaciales más rápidas, de lo contrario los humanos no podrán realizar viajes interestelares. Si la velocidad es demasiado lenta, se necesitarán al menos décadas o incluso cientos de años para viajar desde el sistema solar a otras galaxias. La vida de una persona es sólo de unas pocas décadas. Si no construimos naves espaciales más rápidas, los humanos quedarán "atrapados" en el sistema solar.
Después de todo, los viajes interestelares también requieren considerar suministros y alimentos. Una persona que permanece mucho tiempo en un área fija también tendrá problemas psicológicos. No se trata simplemente de acelerar los viajes interestelares, también requiere otras tecnologías relacionadas para respaldarlos, y también requiere que los humanos tengan una fuerte fuerza industrial.
La teoría humana se desarrolla más rápido que la tecnología y muchas teorías físicas no pueden verificarse. Al mismo tiempo, la física teórica de vanguardia está demasiado alejada de nuestra vida diaria, lo que inevitablemente hace que la gente se sienta irreal.
Si miramos el mundo con escepticismo, cualquier teoría se vuelve inestable. Creo que la ciencia y el conocimiento son las formas de entender correctamente el tiempo.
Si hubiera una nave espacial acercándose a la velocidad de la luz, ¿elegirías montarte en ella?