HCALLO 26-04-06 00:52

我最近实在是有点《挽救计划》瘾,所以也忍不住讲两句???
这里面对于相对论的讲解和利用真的很到位,从科普层面我真的觉得比星际穿越什么的好很多,相对论是我学得还算好的一科了我试着简单说下。
可以想象一搜飞船 飞船里面有两个面对面的镜子,镜子可以发射光束,这个时候飞船开始快速从天空飞过。镜子里的光束在在两面镜子里反弹,对于飞船里的人看起来只走了 图1 这样的距离。但是对于地面上的人却是 图2 ,因为飞船在移动。
没错,光走过的距离不一样,但是时间一样。
光速恒定不变,是三乘十的八次方米每秒。
抛开洛伦兹变换等公式,用最简单的:速度等于路程除以时间来看,要想保证速度不变,飞船上的人一定会发现在地面上的人发生了:①时间变慢。②路程被压缩。
狭义相对论的两个理论:钟慢效应和尺缩效应。
这就是狭义相对论的原理基础。

回到书中。
书里提到地球到鲸鱼座的距离是12光年,考虑到人体承受能力,万福玛利亚号加速度是1.5g,单程飞行时间是三年零九个月,甲壳虫是无人机,飞行加速度是500g,从鲸鱼座飞回地球的时间仅需要20个月。对于地球来说,都是经历了12年。
由上面两个理论我们得到了飞船自身感受到的时间与地球时间的变换式 图3
所以,要让飞船上的总时间尽可能短,就需要让飞船在大部分时间里保持极高的速度 v(接近光速c)。
在书里提到:地球到目的地的距离 D 是固定的12光年。
飞船从静止出发,需要先加速,然后可能巡航,最后减速。
加速度 a 决定了飞船能多快达到高速度:
加速度大 → 短短几天/几周内就能加速到 0.99c 以上。
加速度小 → 需要几个月甚至几年才能加速到同样的高速度。
所以在整个行程中:
加速阶段:速度从 0 升到高值,这一阶段速度较低,时间膨胀不显著。
巡航阶段:速度极高,时间膨胀显著。
减速阶段:类似加速阶段,速度降低,膨胀效果变弱。
如果加速度很大:
加速段和减速段都极短(几乎瞬间完成),飞船几乎全程都以接近光速巡航。
因此,整个行程中根号下1-速度方比光速方几乎一直是一个很小的数,积分得到的飞船时间就非常小。
如果加速度很小:
加速段和减速段拖得很长,飞船只有很小一部分时间处于高速度。大部分时间速度较低,根号下1-速度方比时间方会接近 1,积分得到的飞船时间接近地球时间。
这也是Grace为什么花费时间长于甲壳虫

很有意思的一点是,因为波江星人对相对论完全不了解,所以他们错误预估了要花费的时间,误认为和他们星球的时间流逝是一样的,这也就使得Rocky带了更多的噬星体燃料,也成为了Grace得以返航的原因。

最后:我不是专业的科普人士,我只是一个苦逼的理工科学生,但相对论是我个人很喜欢也是我觉得物理里面最吸引我的一个章节。我只是很草率的讲了一下原理的大概,理论部分我不敢讲(误人子弟了啊喂),如果感兴趣的话可以随时跟我聊,也欢迎纠错[抓狂][抓狂]

发布于 北京