宇宙飞船速度（目前最快的宇宙飞船速度）

虽然人类科技水平有限，但我们可以基于想象进行现实中无法实现的意识形态实验。包括牛顿、爱因斯坦、薛定谔在内的许多物理学家都提出了著名的思想实验，比如牛顿的大炮、爱因斯坦的追光思想实验、薛定谔的猫。

16岁时，爱因斯坦曾经想象过，如果他赶上一束光，他会看到什么。这个思想实验为他后来创立狭义相对论奠定了基础。本文讨论的题目源于爱因斯坦的狭义相对论。如果一个人以光速飞进宇宙，一天后回到地球，还能见到家人吗？地球上的时间究竟过去了多久？

如果我们从生活经验出发，这个问题的答案似乎很简单，在宇宙中飞回一天，当然是在地球上过去的一天。但事实上，我们被所谓的常识蒙蔽了双眼。相对论告诉我们事情没那么简单。

根据相对论，时间在宇宙中的任何地方都不是以同样的速度流逝的，宇宙中没有绝对的标准时钟。如果比较两个不同速度参照系的时间，会发现时间的流逝有快有慢，在较快的参照系中时间变慢。

比如高铁上的时间比地面慢。实际上慢多少时间取决于高铁的速度v。狭义相对论给出了计算公式:

其中δ t为地面时间，δ t为高铁上时间，c为真空中光速。

因为光速接近每秒30万公里，远高于高铁，时间膨胀效应可以忽略不计。假设高铁的速度是300公里/小时，当一个人乘坐高铁一天，他所经历的时间比地面上的人慢3.3纳秒左右，也就是33亿分之一秒。

但当速度接近光速时，v/c会接近1，会使时间膨胀效应非常明显。另外需要注意的是，上述公式也意味着物体的运动速度不能达到光速，否则分母就失去了意义。虽然物体的速度达不到光速，但我们可以讨论当速度接近光速时会发生什么。

因为相对论否定了绝对时间的概念，所以每当我们谈论时间的时候，我们都需要知道时间对应于哪个参照系。假设这一天的时间是飞船参照系的时间，当一个人以光速99%的速度乘坐飞船飞行一天后返回，那么，在这个时候，地球上的时间将会过去7天。对于地球上的人来说，飞船是一周前离开的，但是飞船上的人会认为离开的时间是昨天。

如果飞船以99.94443%的光速飞行一天，一个月就会在地球上过去。如果宇宙飞船以99.9996245%的光速飞行一天，地球上会过去一年，宇宙飞船上的人也会过去一天，但地球上的人已经成长了一年。随着航天器的速度越来越接近光速，时间推移率的差异将迅速增加。如果飞船持续一天，可以相当于地球上100年、1万年甚至更久。

所以，飞船里的人回到地球后能否再次见到家人，完全取决于飞船的飞行速度。如果宇宙飞船的速度足够快，地球将已经是一片变化的海洋。事实上，这样，飞船就可以飞向地球的未来。

值得注意的是，无论飞船飞得多快，飞船上的人都不会觉得自己的时间在变慢，一天又是一天。但是如果地球上有人通过天文望远镜观察飞船，他会发现飞船上的人移动非常慢。只有对比时间的快慢才能知道区别，不能直接感受时间是变快了还是变慢了。

这里还有一个问题。据说运动是相对的。航天器相对于地球的快速运动也可以看作是地球相对于航天器的快速运动。那么，这是否意味着地球上的时间正在放缓？

其实不然。从离开地球到返回地球，飞船需要经历加速和减速，而这种能够真正被加速的运动是绝对的，所以减慢时间的是飞船，而不是地球。

日常生活中，两种速度叠加合成后会发生变化。但是相对论表明光速是个例外。如果从月球上发射出一束光，无论是航天器上的观测者还是地球上的观测者，他们都会测量出这束光的速度等于光速。

爱因斯坦认为，由于光速不变，其他原本被认为是绝对的物理量也会发生变化，而这恰恰是时间(此外，还有空)。无论光速是不变的还是时间在膨胀，这些现象都已经被实验所证实。

人造卫星在太空中快速移动空，那里的时间流逝率与地面上的不一致。想要通过卫星精确导航定位，就需要消除相对论的时间膨胀效应，让天地时间保持完美同步，这正是我们每天都要经历的。