人如果乘坐光速飛船以光速飛離地球一年，再以光速飛回來，地球過去多少年？很顯然，這是一個關于狹義相對論的問題，這個問題要分兩種情況來討論，這兩種情況是基于這“一年”是誰的一年？

地球的一年和光速飛船的一年

第一種情況是這一年就是地球的一年，那問題的答案很簡單，當人回到地球時，地球過去了兩年。也就是飛船飛出去一年后返航，返航一年后會回到地球，加起來一共飛了兩年。

但很顯然，這個問題不會這么簡單，不然就變成一道小學一年級的數學題，而不是一個科學問題了……所以我們還是討論第二種情況。

第二種情況是這一年是光速飛船的一年。由于涉及光速運動，所以我們必須使用描述高速運動的科學理論——狹義相對論。然而在狹義相對論里這個問題同樣簡單，光速下的人無法度過一年……也就是他無法在一年后返回……這是因為在光速下，時間將停滯不前，也就是在四維時空中，光速下的人無法在時間維度上移動，而只能在空間維度下移動！這是狹義相對論的推論。

狹義相對論禁止人光速飛行

這就很尷尬了，光速下的人無法度過一年，也就無法在他的一年后返回地球，所以這個問題不成立！或者說沒有答案。其實狹義相對論早就限制了這種問題的發生，因為在狹義相對論里，由于時間膨脹和質量膨脹，人無法通過加速達到光速！一方面由于時間膨脹，當他加速到趨近光速時，加速會越來越慢，導致他永遠無法加速到光速。另一方面由于質量膨脹，在同樣的能量輸入下，他的加速效率同樣會越來越低，同樣導致了他永遠無法加速到光速。

把問題合理化：飛船接近光速飛離

既然問題本身不成立，那我們就嘗試把問題合理化，不能等于光速，我們就讓它無限接近光速！只要不是光速，問題就有解了。比如我們把飛船的速度假設為光速的99.999999%，也就是0.99999999c。那么人以這樣的速度飛離地球一年后返回，地球過去多少年？

為了簡化問題，我們忽略加速，因為考慮加速就會變成一個廣義相對論的問題了，那問題會比較復雜，相信那也不是出題者的原意。所以我們忽略加速，這樣它就變回一個狹義相對論的問題，我們可以用狹義相對論的時間膨脹公式來計算0.99999999c的人的一年，地球是多少年。

時間膨脹公式：t'=1/√（1-v^2/c^2)，把上面速度值代入公式后，很容易就得到了答案：約7071年，加上返程的7071年，一共14142年。

也就是說，當人乘坐飛船以光速的99.999999%飛離地球一年后返回，地球已經過去了14142年……當然，假如繼續增加飛船的速度，這數字將變得更大！

這樣的時間旅行也許永遠無法發生

當飛船以接近光速飛行，里面的人就仿佛踏上了高速奔向未來的時間旅行……或者稱之為時間移民更為貼切，因為這是一場在時間上一去不返的航行，這想想都覺得刺激，但有個遺憾的現實：在已知的物理下，我們還沒發現能把一個宏觀物體加速到無限接近光速的方法……

結語

愛因斯坦的相對論給我們打開了一個神奇的窗口，讓我們洞見一個奇妙的世界，原來我們的宇宙比我們所能想象的更加奇妙！你愿意去探索這個奇妙的宇宙嗎？我是星宇飄零，關^_^注我，和你分享更多有趣科學知識。

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