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飛船以1g加速度飛向10萬光年外,他最終能看到自己的過去嗎?

假設地球與M星球相距10萬光年,這個距離是相對於地球上的觀測者來說。然後,在2019年,甲乘坐飛船從地球出發,始終以1g的加速度飛向M星球。抵達M星球時,飛船在短時間內減速,並假設甲在此期間可以承受住巨大的加速度。那麼,由於鐘慢效應,甲會在較短的時間內到達M星球,那他能否看到自己當年從地球出發向M星球飛去的場景。

首先,根據勻加速運動的相對論公式可以計算出,對於甲來說,從地球飛到M星球的時間不到12年,他將在2031年抵達目的地。經過長時間的1g加速度,飛船的最高速度將會達到光速的99.9999999953%,已經相當接近光速。可見,持續的1g加速運動將會出現巨大的時間膨脹效應(其實採用前半程1g加速後半程1g加速的飛行方式也會有顯著的鐘慢效應)。但對於地球上的觀測者來說,飛船從地球飛到M星球的時間將會達到100000.97年,將近十萬零一年。

甲和M星人(如果存在的話)看到的肯定是相同的星空,他們看到的都是10萬年前的地球,因為地球在10萬年前反射出的光經過10萬年時間才能走完10萬光年的距離,並最終抵達M星球。儘管對於甲來說,他的太空之旅只有12年,但這只是以他所在的飛船參照系的角度來看。

地球和M星球上的觀測者都認為,飛船的太空之行經歷了將近十萬零一年的時間。當飛船降落在M星球上時,參照系自然也就要以M星球和地球為準。無論甲認為過去多少年的時間,那都是甲的事情,兩個星球上的時間都是實實在在的過去了十萬多年,與甲在當年出發時相處同一時代的地球人早已不在。

甲在到達M星球時,他所看到的地球將會是10萬年前(相對於地球和M星球來說)的地球,也就是甲在出發將近一年之後(相對於地球和M星球來說)的地球。由於時間已經過去100000.97年,光攜帶著當年甲出發時的場景信息已經傳播到距離地球100000.97光年之處,早已經過M星球,所以甲是不可能看到他當年出發時的場景。甲也不可能看到自己在中途飛向M星球時的場景,因為甲的速度始終低於光速,飛船所反射的光始終會比飛船飛得更快,飛船永遠也無法追上那些光。

但在理論上,甲可以在抵達M星球之後觀測到自己當年出發時的場景,只不過要換一種星際穿越的方式。根據廣義相對論,如果可以製造出連接地球和M星球的時空捷徑——蟲洞,那麼甲可以在很短的時間內到達M星球。而甲出發時所反射的光還在去往M星球的路上,需要10萬年之後才能抵達,所以甲在M星球上等待10萬年的時間就能觀測到過去的自己,如果甲能活到10萬歲的話。

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