假如一個人以光速穿越銀河系需要多長時間？10萬年還是瞬間穿越？

首先必須提到：光速不變原理

光速真成了人們心中的一道坎了，現(xiàn)在再重申一遍：任何物體，包括人是達不到光速的，這是相對論光速不變原理的限制（除非證明這個原理是錯誤的，但到目前為止還沒有），狹義相對論就是以這個原理和相對性原理為基礎建立起來的，所以狹義相對論的一些結論公式也體現(xiàn)出了這種限制，比如說相對論的質量效應公式：

（其中m為物體質量，m0為物體靜質量，V為物體運動速度，C為光速，如果m0≠0，Ⅴ→C，則分母根式→0，則m→+∞）公式中雖然沒有明著對物體的運動速度進行限制，但物體運動速度一旦接近光速，它的質量會趨向于無窮大，達到光速質量就是無窮大，為了推動這個無窮大質量的物體運動，需要無窮大的能量，如果宇宙是有限的，那整個宇宙的能量都不夠，因而阻止著物體達到光速。光速都達不到，更別說超光速了。

現(xiàn)在能達到光速的唯有光自身了（當然還有引力波），因為它的靜止質量為0，因此與相對論的質量效應公式并不矛盾。所以這個題目可以改成“光穿越銀河系需要多長時間？是10萬年還是0？”比較合理。如果非要讓人達到光速，比如說用了無窮大能量把人加速到光速了，那這時人就脫離時空成為光了，最后還是光穿越銀河系。
還有題目中提到10萬年，當然指的是銀河系的直徑是10萬光年，不過這是老數(shù)據(jù)了，最新數(shù)據(jù)是18萬年，還是我國發(fā)現(xiàn)的，不過問題的重點并不在10萬還是18萬。好了咱們回到問題上來，下面回答一下。

正式回答

光速穿越銀河系需要多少時間？到底是18萬年？還是0？答案是這樣的：對于光自身或者是光速飛行的人來說是0，而對于相對靜止于地球或者銀河系的觀察者來說是18萬年（沿著銀道面水平方向穿越）。

根據(jù)相對論，時間具有相對性。物體運動速度越快，其時間流逝的速度越慢。自己雖然覺不出來，但相對地球靜止的觀察者會觀察到物體所在參考系的時間變慢了，這就是所謂的“鐘慢尺縮”效應。這里有個時間膨脹公式：

（其中△t′為運動物體的時間間隔，△t為相對地球靜止的觀察者的時間間隔，V為物體相對地球的運動速度，C為光速）―― 物體運動速度V越接近光速，根式→0，其時間△t′→0，即時間越膨脹。根據(jù)公式，如果V=C，則△t′=0，即物體運動速度達到光速，則它的時間靜止了。

如果這個光速運動的物體是個人，這個人還有知覺的話，他會覺得還沒有開始穿越銀河系，就穿越完了銀河系，甚至連宇宙也穿越完了，沒有用一點時間。還沒等著感覺到時間流逝，就沒有什么可穿越的了，就這樣脫離了宇宙時空的束縛，最后成為光是必然的。

對于“他”來說，別說時間不存在了，空間也不存在了。“他”當然還是存在的，因為沒有任何原理不允許他可以別的我們并不知道的方式存在。

在地球觀察者來說，這人正在進行幾十萬年、甚至幾百億年的漫長飛行。而其中穿越銀河系用了18萬年。當然這是沿著銀道平面的穿越，如果是垂直于銀道面經(jīng)過銀心的穿越，則需要1.2萬年即可，因為銀河系中心厚度為1.2萬光年。

以上是假定人以光速穿越銀河系的回答，實際上人是達不到光速，未來的人類用亞光速穿越銀河系倒是很有可能的。

下面回答一下人類亞光速穿越銀河系需要多少時間？還有什么方法？

為了簡化回答，我們只以沿著銀道面水平方向的穿越為例。人以亞光速飛行，由于鐘慢尺縮效應，在地球觀察者看來的18萬光年的銀河系直徑，在亞光速飛行的人看來并沒有那么長，具體有個相對論尺縮公式：

其中L為亞光速飛行的人看到的銀河系直徑，L0為地球觀察者看到的銀河系直徑，這里為18萬光年，即1.89x10^21公里，V為人的速度，C為光速，當V→C時，則根式→0，L→0。當V=0.8C時，L≈10.8萬光年，則△t=L/V≈13.5萬年；而當V=0.99999999C時，L≈25.45光年，則△t≈25.46年。也就是說當人以光速的0.99999999倍飛行時，只需25.46年就穿越了銀河系，這當然是亞光速飛行的人的時間，地球人則過了18多萬年。

當然如果未來人掌握了“蟲洞”技術和曲速引擎技術，像穿越銀河系這樣的星際旅行會成為常態(tài)。所謂的“蟲洞”是愛因斯坦1936年提出的，利用空間折疊技術把兩個遙遠的時空連接在了一起，實現(xiàn)瞬時空間轉移和時空旅行。

由于是走了一個捷徑，所以并不是真正的超光速，并沒有違反光速不變原理。

所謂的曲速旅行就是在運動物體周圍利用反物質驅動的曲速引擎制造一個人工曲力場，即壓縮運動方向上的時空、膨脹后面的時空形成一個“時空泡”，使物體能在這個泡中以若干倍光速移動。

由于只是壓縮了時空，所以并沒有真正的超光速。以上兩種穿越銀河系方法所用的時間，不論是對于飛行的人，還是對于地球人，時間都不是太長，如果未來這些技術成熟，肯定會成為人們星際旅行的首選，穿越個銀河系就像從上海到北京那樣方便和省時。據(jù)說現(xiàn)在正有人在尋找銀河系的“蟲洞”，讓我們期待吧。