无限逼近光速的飞船，到达254万光年外的仙女星系，只需28.7年你有想象过进行星际旅行吗？

你有想象过进行星际旅行吗？我们位处的银河系附近，离我们较近的一个大型星系是仙女星系，也称作“仙女座” 。它距离我们还算比较近，只有254万光年。

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真没开玩笑，在宇宙的尺度下，这个距离已经够近了。那么，如果我们想要乘坐飞船进行星际旅行的话，显然一般的火箭或者飞船是满足不了我们的。这时我们就需要一艘动力强劲的飞船了，假设我们不考虑飞船的燃料问题，一艘无限逼近光速的飞船想要到达仙女座需要多久呢？

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答案是28.7年，你可能会感到非常惊讶吧。同时你还会好奇，从距离上来看，仙女座离我们有254万光年，就算从光速上来看，时间也对不上啊。
究竟是什么变化引起了这种时间上的差异？难道说飞行旅途中真有虫洞吗？文章接下来便会为你详细地解答这一解析过程。

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首先得说一下，飞船并不是超光速，只是无限逼近光速。因为根据现在已知的理论，任何物体都不能进行超光速运动，这违背了当前的物理法则，从逻辑上也说不通。
现在我们来讨论本文的问题，问题的核心在于相对论上。这个众人皆知此理论却又百思不得其解。

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对于该问题，我们则重点放在狭义相对论中。该理论有两个重要的假设，它们分别是：物理定律在所有惯性参考系中是不变的，即没有加速度的参考系；另一个假设为，无论光源或者观察者的运动如何，真空中的光速对于所有观察者都是相同的。

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这其中，光速恒定也称作光速不变原理，这是由麦克斯韦的电磁理论证据推动的，狭义相对论的推导取决于这两个明确的假设。其中也包括空间的各向同性和同质性。
之所以要有这种假设是出于物理方面的考量，即物体运动参考必须要符合相对性原理。 19世纪后期，洛伦兹变换下的惯性系空间得到了相对区间中守恒和有限的极限速度，从而促使相对论诞生。

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所以对于狭义相对论来讲，洛伦兹变换的不变性是狭义相对论的核心。基本上，所有的狭义相对论推导都建立在洛伦兹变换中。在此之下，方程变换中的推导和狭义相对论的物理预测在相对速度与光速相当时最为明显。
狭义相对论中，空间和时间坐标点交织产生了不变区间的概念，在分析简化场景时，一般使用不变量区间的降维形式，即△s=c△t-△x 。

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在该公式中，如果△s大于0 ，那么两个事件的时间间隔大于空间间隔，并被称为类时分离；如果小于0则相反，称作类空间分离；如果是等于0这种特殊情况，则被称作类光分离。
对于文中的假设，也就是一艘速度无限逼近光速的飞船，从地球飞向仙女座。我们就可以把它看作在惯性观察者的参考系（也就是我们自己所处的时空）中同时发生在两个不同位置的两个事件。

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由于两个事件之间的时间间隔在一个观察者到另一个观察者之间不是不变的，而是取决于观察者参考系的相对速度。假设该事件以时钟移动帧为记录，其中一个时钟在未启动的系统S′中处于静止状态。然后时钟在两个不同指针上的位置由△x=0表示。