光速飞行的飞船上射出一束光，那这束光的速度是多少？

人在跑步?时，会感到空气的阻力。鱼?在水中游动时，也会面临着水的阻碍。上述两个例子，说明物体的运动会受到其物理背景即空间的影响，说明物体的运动是相对于具体的物理背景而言的绝对运动。无论是人跑步还是鱼的游动，他们感受到的阻力大小与我们观察者无关。换句话说，不同的参照系并不是等价的，相对于不同参照系的运动具有不同的物理意义。

而且，不同层次的物体都有自己的物理背景，即属于自己的物理空间。对于鱼来说，空气只是间接的空间，就运动而言，对其游动产生影响的主要是水，而不是空气。我们的宇宙是一个有机的整体，不存在绝对独立和绝对自由的物体。这意味着不仅物体作为封闭体系依赖于对其外部空间的屏蔽，而且物体的运动也会受到其外部空间的制约。所以，我们的宇宙是由作为物理对象的物质和作为物理背景的空间共同构成的。

任何物体的运动都会受到空间的制约，即物体的运动速度相对于物理空间才具有物理的意义。于是，宇宙中的所有物体的外在能量都具有两种存在形式，其一是相对于自身的动能，其二是相对于空间的势能。低速宏观物质的能量形式主要是动能，空间对其运动的影响可以忽略不计。反之，光子是宇宙中最小的粒子且速度最大，所以光子的能量主要是势能，空间对其运动的影响最大；所以，光速是光子维持其相对于空间势能的速度，只相对于空间保持速度不变。

所以，所谓以光速航行的飞船，其速度是相对于量子空间而言的，与其他旁观者的状态无关。此外，光子对于空间的感受是通过其与空间量子的逐一碰撞来实现的。因而，光子的运动受到空间限制并保持相对于空间的速度，有一个具体的过程。这一过程的完成，滞后于光子进入空间的行为。因此，光子从飞船发出时，受到光源（内空间）的制约，其速度相对于光源以速度c运动；当光子脱离了光源，进入量子空间后，并不是立刻完成其速度的变换，转变为相对于空间以速度c运动。

其速度的转换是需要时间的，类似原子的半衰期，光子存在着一个半变换距离。当光子进入空间行至半变换距离时，光子的速度正好等于光源与空间之间的速度。只有当光子进入空间的距离远大于其半变换距离时，光速才会完全转变为相对于空间以速度c运动。所以，飞船的速度是相对于物理背景——量子空间而言当，其发射的光子也会受到该量子空间的制约与飞船同速前进。

坐在光速飞船里的人会感觉时间是静止或会变慢，这是真的假的？

其实有这种想法的人，是对相对论有误解，实际上，相对论可导不出这样的结果。那真实的结果到底是什么呢？不过，在这之前，我还是先强调一下，实际上光速飞船是不存在的，因为物质，信息，能量的极限速度是光速，想要把静止质量不为零的物质加速到光速，可能需要的是无限大的能量。不过，我们就先假设可以做到这一点。那会发生什么呢？我们要摆正一个想法。

时间的流逝对于每个人来说，感受是一样的。就拿飞船里的人来说，他平时1小时看1本书，做飞船里也还是这样。所以，高速状态下，并不是让自己感受到的速度变慢了。那到底是什么变慢了？这里我们就需要搞清楚，时间到底是什么。其实我们很难对时间进行暴力定义。但是，物理学里不仅仅有纯粹的定义，还有测量定义法，意思就是说，我知道时间是啥，但我可以测量时间。

而根据测量定义法，我们知道时间其实是周期性变化的事情。我们计时的工具其实都是用到的这个原理。比如：古人看一个昼夜就是一天，月球绕地球一圈就是一月。钟摆摆动一个周期，就是1秒。还有我们带的手表，其实应该的就是周期性的振动。知道了这个道理，我们来看一个奇妙的现象。还是说刚才的例子，假设地面上有个人看着，飞船从空中掠过，飞船内有个钟，为了方便理解，我们假设这是一个光钟，它上下一个来回是1秒。

这里要强调一下，这样的计时方式其实和钟摆，手表是类似的。那这时候，飞船里的人看到的时间变化，就是光钟一上一下，而地面上的人，看到的则是斜线。要知道，狭义相对论中，光速是不变的（至少这条假设目前还没有被打破）。所以，其实地面上的人看到的1秒和飞船上的人看到的是不同的。也就是说，飞船上的人感受到的还是1秒，但地面上的人是感受到的是大于1秒，我们这里就假设2秒。

那具体会发生什么呢？如果飞船上的人在做广播体操，那地面上的人看到的就是慢了两倍速的慢动作广播体操。这里可以再补充一点。实际上，如果这个时候飞船上的人看地面上的人也在做广播体操，其实也是慢了两倍速的慢动作广播体操，这是因为运动时相对的。地面上的人相对于飞船来说，也是在高速运动的。所以，其实所谓的时间膨胀效应，不是说，高速运动状态下的人感受到的时间变慢了，而是飞创所相对于的惯性参考系下的观察者看到的飞船内发生了时间膨胀，因此，我们在研究运动时，要搞清楚具体是选取谁为参考系。

这个误区其实要搞搞清楚才对。最后，我想说的是，很多人反相对论，其实这都是没有问题的，毕竟质疑才能使科学进步。不过，并不是说，可以随意质疑，质疑至少要拿出证据，比如说：光速不变原理是很多人无法接受的一个现实。如果你要质疑它，其实是应该找到反例，直接对它进行证伪才是正确的做法，而不是说，这和你想象的不一样，它就错了，如果只是这样，那只能说这个理论很复杂，你没能搞懂罢了。

相对论很多人无法接受其实也是有原因的，我们生活在一个宏观低速的世界里，在这个世界里，牛顿理论就足够用了，一个简单的速度叠加公式就可以用得很好。就比如下面这个，我们就很顺手的计算出，地面观察者看到的速度是10 5=15。而且你去测，结果也确实是这样。 这很符合我们的尝试。而相对论适用范围很广，它不仅可以用在宏观低速，同样也可以用在高速或者引力大的尺度上。

就还拿上面的例子，其实相对论也有个速度公式：如果，我们带进去算，结果就是（10 5）/（1 50/9*10^16）约等于15m/s，它和牛顿框架下计算出来的结果在小数点15位才有点差异，这种微小的变化，我们的测量仪器是很难能测的出来的。所以，某种程度上说，其实牛顿力学是爱因斯坦相对论在宏观低速下的一种近似。

如果一艘宇宙飞船以光速前进，打开大灯的话，会照亮前方的路吗？

在回答这个问题之前，咱们先来了解一下爱因斯坦的狭义相对论的“光速不变原理”，这个原理准确的阐释是：光在真空中的速度相对于任何惯性系是不变的，不随光源和观察者所在参考系的相对运动而改变，换句话说真空中的光速对于以任何速度运动的观察者来说都是相同的。狭义相对论认为宇宙中任何物体的运动速度不能超过光速。这是对任何惯性系运动速度的限制。

所以目前的认知水平和技术水平，是制造不出光速飞船的，因为物体质量的膨胀效应会使接近光速的飞船的质量趋向于无穷大。既使制造出来，以这么大质量光速运动的物体在太空中即使碰上一粒尘埃也灰飞湮灭。爱因斯坦说他青年时常常想一个问题：人如果和光速一样快会怎样？会发生什么？……后来他创立了相对论，成为世纪伟人，咱们今天这个问题有点类似，咱们下面来做一番讨论。

我认为达到光速和追上光是两个概念，任何物体你既使达到光速，甚至超越光速，但永远也追不上光。光对于任何速度的参考系都是光速。我曾经说过光速应该叫“介速”，它与介质时空特性有关，光在介质时空的传播是光触发了介质时空本身的特性，而时空还具有相对性，使得这个时空特性对于任何参考系都是不变的。题主作了假设，说“如果”飞船以光速前进（这里当然是匀速了），这个假设已经达到了光速限制极限，那我们也不妨用狭义相对论的上限来解释：即使飞船以光速前进，飞船发出的光（光的传播与光源的运动状态无关）对于飞船来说仍然是光速。

所以宇宙飞船以光速前进，如果前面有路面，打开大灯照明肯定能照亮前方的路。这是事实。但飞船里的人却未必看到，这有两种情形。第一种情形，按理讲这么快的飞船肯定是在太空，不会在地面，太空没有空气没有地面，光发出后没有任何物体来反射光，所以你根本看不到。第二种情形，即便真存在一个路面反射光，飞船相对于路面是光速，那会什么情形呢？由于光射到人的眼睛再加上大脑的反应是需要时间的，还产生“视觉暂留”现象，大概有0.1――0.4秒时间，这段时间光已经在路面上移动了3万――12万公里了，所以人眼看到的光有延迟，并不是当前的光，后面的光在大脑中留下的影像覆盖前面的光影像，飞船速度太快了，结果眼睛什么也看不到了，也许是淡淡的白蒙蒙。

而路面等周围物体空间会产生相对论膨胀效应。观察高速运动的物体时，物体的形状会发生扭曲，随着速度的加快，你还能看到物体的侧面。周围物质相对于飞船也是光速，所以飞船中的人观察周围物质就变成了上图的情形，当然这是为了表达清楚而用白天来表示，并加以夸大清晰。实际上如果周围是真空，根据相对性原理，根本不能确定飞船的状态是光速还是静止。

为什么光速是299792458米/秒，难道就不能取个整数吗？

你说错了，不是光速是299792458米每秒而是一米是光速的299792458分之1。因为一开始设定米的时候，是以大部分人双手环抱的直径来计算，后来出具了具体的规定，有了模型可是这个模型会变，一根铁棍，受到温度的影响，会变长那么几毫米，所以又变，变成了更高级的金属棍，偏差变成了几纳米。随着科技发展，之前的精度已经不满足了，比如你说我国家边界线几十万米，一米差着几纳米，那算下来岂不是国土面积都得少了一片？于是有了以元素跃迁作为距离定义的时代。

可是这东西，得要实验室里面实现，麻烦！正好！科技到了可以观察光速的年代，所以就想着，把光速设定成米的定义，结果一看，哦豁，不是整数，那能怎么办？没办法，总不能一下子全改了了，那到时候那些协议和条约，都得变，麻烦所以就有了这一串数字当然了，实际计算中，你直接取30万千米来计算，只要提前说一声，没人会怪你的。

如果一人驾驶接近光速的飞船飞行一分钟后回到地球，还能再见到家人吗？

这个问题涉及到了《狭义相对论》中的“时间膨胀效应”，属于非常严谨的科学话题，如果要较真的话，那么问题中给出的条件就过于笼统了，因而答案也不是唯一的。如果一人驾驶接近光速的飞船飞行一分钟后回到地球……有可能他回到地球后，他的家人并无明细异样，也就是双方的时间差异并无明显体现；有可能他回到地球后，他的家人已经垂垂老矣，也就是时间产生了明显差异；甚至还有可能他回到地球时，他的家人早已去世多年了，也就是时间产生了极其巨大的差异。

可能这样，也可能那样，这种答案听起来就像一句废话，然而事实的确如此。因为“接近光速”可以是99%光速、可以是99.9999%光速、也可以是99.999999……%光速——小数点后面有几个9，将决定着最终的结果。关于以某种速度飞行1分钟，时间会产生多大程度的差异，需要通过时间膨胀公式来进行计算，这非常麻烦，好在对于一些特定的速度值，我们可以直接列出答案。

✎ 99%光速，时间会减缓7倍。 ✎ 99.99%光速，时间减缓70倍。✎ 99.9999%光速，减缓707倍。 ✎ 99.999999%光速，7071倍。从上述数值可以看出，当速度达到99.99%光速时，时间膨胀效应已经变得非常明显了，时间减缓70倍就意味着在这样的飞船上呆1年，地球上就已经过去了70年。

而在我们的问题中，飞船上的人只不过呆了一分钟，那么时间减缓70倍，地球上也无非只过去了70分钟罢了。即使我们让飞船飞得再快一些，达到99.999999%光速，导致时间变慢7071倍，地球上也只过去了7071分钟，大约5天时间而已。1个多小时或者1周的差异，并不会给飞船驾驶员带来什么直观感受，对么？但我们也不能因此而认为在接近光速的飞船飞行一分钟，时间不会出现明显差异。

前文已经说过了，“接近光速”本身就是一个很模糊的描述，在99.9999……%中，小数点后面的9是可以无限增多的，这也就意味着时间减缓的倍数也能被无限增大，大到飞船上的1分钟等于地球上的100年、1000年、乃至上百万年都是可以的。倘若突破了小数点后面的无限个9，达到了100%光速呢？通过时间膨胀公式进行计算，就会发现一旦达到100%光速，时间就静止了，超过100%光速，时间就开始倒退了——这也是爱因斯坦认为光速既无法达到，更无法超越的理由之一。

他在《相对论》中对此事清楚地描述道：“速度c在此的意义也是一种不可达到的极限速度。”其实每次谈及时间膨胀效应，我都会强调这个问题，也就是爱因斯坦自始至终就没有认为过超光速飞行可以让时间倒流，这不过是一些科幻作家断章取义的说法而已。事实上爱因斯坦恰恰是由于公式表明时间会倒退，因此更加认定了光速不可能被超越，因为在他看来，时间倒流是绝对不可能出现的天方夜谭。

以上就是《狭义相对论》中关于时间膨胀效应的理论。由于这个理论过于颠覆人们的通常认知，因而在民间一直争议不断，尤其是民科们争相攻击的首选理论之一。速度竟然会导致时间变慢，这听起来的确不可思议，然而无论听起来有多颠覆，爱因斯坦的理论无疑是正确的，因为截止到目前为止，这个理论已经有了许多实验和现实数据的支撑。

譬如美国海军在1942年进行的实验，他们将三台铯原子钟带上飞机，环绕地球飞行了一段时间，然后再跟地面的铯原子钟进行对比，发现经过一段时间的高速飞行后，铯原子钟的走时的确比地面的钟慢了一些——这证明了飞机上的时间流速确实比地面上慢。又譬如GPS卫星上携带的铯原子钟每年都会出现一些走时误差，并且出现的误差完全符合相对论的计算结果，这促使工程师不得不置入相关程序使其进行自我修正，否则导航系统的定位结果就会出现十分严重的偏差，以至于根本无法正常使用。

你或许也发现了，以上两个实例均提到了“铯原子钟”这个光听名字就感觉无比高大上的计时器，这是由于人类能够达到的速度实在太慢了，时间膨胀效应显得十分微小，在普通的钟表上根本就无法体现出来，只有精确度极高的铯原子钟才能察觉到这些差异。所以从某种意义上来说，时间膨胀效应与我们的生活并不相干，至少在目前这样的“低速年代”，它与我们的生活并不相干——即使某个人7*24小时呆在客机上飞行一辈子，时间可能也只会比普通人慢上一两秒，这种微不足道的差异对我们而言实在没什么意义。

假如飞船速度是百分之99.999999光速，去100光年外的星球，几年能到？

这个问题的答案很简单，在飞船的速度近乎能够达到光速的时候，到达一百光年的时间根据最简单的t=s/v，而s是路程，路程是100光年，速度是3乘以10的9次方米每秒，单位要统一，一光年是光走一年的距离，大约是96400亿公里，而每公里等于1000米。即100光年大约是9.64乘以10的17次方米左右，根据速度公式就可以求出时间。

大约是秒。而一年大约是3.15乘以10的7次方秒，即飞船光速达到100光年之外的距离大约需要100年左右。实际上，上述算法很蠢，原因很简单，达到近乎光速，走完光走的一百年距离时间当然是一百年。但这是相当于地球人而言的。根据相对论的内容来说，没有任何物质能够达到光速，理论上都不可能，但是通过实验可以知道在人类的科学理论上可以达到光速的99.9%，实际上现实中也有可以加速到99.9的粒子加速器，但这只是粒子，而不是任何人类能够控制的物质，但在这个加速器里面粒子时间确实变慢了。

即相对论所说的，速度越快，时间越慢，因为光速是不变的，即速度是一定的，在相对变化的距离和时间来看，同样的距离里，速度越来，其时间越慢，这个时间是相对的，如果达到光速，则是在光速下的时间概念和地球上的时间概念完全不同。相当于“天上一天，地上一年”问题回到原来的上面，如果人类真的造出了达到光速99.9%的飞行器，那么加速到光速需要5到6年的时间，飞行器里面的人时间会变慢，但并不是一瞬间，如果用6年的时间加速到光速的99.9%，那么相对于飞行器里面的人来讲，穿越银河系只需要85年。