國際太空站組員
每秒 7.66 公里,待 6 個月(182.5 天)
這只是速度造成的差距。軌道上重力較弱,時鐘會走快一些,抵消掉其中約一成;這部分的重力效應(廣義相對論)本工具沒有計算。
你和雙胞胎同歲出發;以接近光速去一趟遠方的星球再回來,誰比較老、差幾歲?
一句話結果 ▸
是真的,只是小到感覺不到。同一條公式,套在人類真的到過的速度上。時鐘慢了,就是回來時比較年輕。每張卡片都寫出:移動的那顆時鐘最後比地面慢了多少,用它真正的單位,不會四捨五入成零。
每秒 7.66 公里,待 6 個月(182.5 天)
這只是速度造成的差距。軌道上重力較弱,時鐘會走快一些,抵消掉其中約一成;這部分的重力效應(廣義相對論)本工具沒有計算。
假設以最高速每秒 192 公里持續 24 小時
這只是速度造成的差距。靠近太陽時,太陽的重力也會讓時鐘變慢,方向相同、大小相近,所以真實的總差距更大;這部分重力(廣義相對論)本工具沒有計算。探測器只有短暫時間接近最高速,所以整整一天只是假設。
時速 900 公里,飛 12 小時
這只是速度造成的差距。巡航高度的重力較弱,讓時鐘走快的幅度比這個更大、方向相反,加上地球自轉也有影響,所以真實航班的淨結果可正可負;這些本工具都沒有計算。
為什麼回來的人比較年輕。兩個人並不對稱:出發的你在目的地掉頭,換了一個參考系(量時間和距離時所站的角度),留在地球的雙胞胎沒有。依狹義相對論算下來,你經歷的時間比較短。本工具假設掉頭是瞬間完成,也不計加速本身花掉的時間。飛得越快,沿著飛行方向量到的距離也越短,這叫長度收縮(飛行方向上變短);下面「單程距離」那一格,就是縮短後的距離。
速度 β 是光速的幾倍,距離 d 以光年計:γ(勞侖茲因子,時間變慢的倍數)= 1/√(1 − β²),地球上的往返時間 = 2d/β,你經歷的時間 = 地球時間 ÷ γ,長度收縮後的距離 = d ÷ γ。一年按 365.25 天算,和光年的定義一致。非常接近光速時,1 − β² 直接用精確的 1 − β 來算,因為把非常接近 1 的數字平方會丟掉有效位數。
為什麼滑桿用「幾個 9」來計速。「幾個 9」就是小數點後有幾個 9:0.9 是 1 個 9,0.99 是 2 個 9。時間膨脹要非常接近光速才明顯:γ 在 0.9c 是 2.294,在 0.99c 是 7.089,到 0.999999999c 是 22,361。一般的滑桿,大半段都落在看不出變化的速度上,所以這裡每多一個 9,拇指移動的距離都一樣。長條就不這樣壓縮:兩根長條共用同一把尺,高度和出發後經過的時間成正比,尺的上限會跟著情境調整成剛好高過較長時間的整數,所以兩根長條的高度比就是時間比(1/γ),也不會有長條被截斷。出發的你那根太短、看不清楚時,只畫成一條細線,長條下方那一行會用文字寫出比例。誰回來時會超過 120 歲,誰就標示為撐不到回來,那一欄的大數字也改寫他的時鐘走了多久,不再寫一個不可能的年齡。
資料來源與限制。距離(地球座標系、單程):比鄰星 4.24 光年(NASA);天狼星 8.60 光年(Hipparcos,van Leeuwen 2007);TRAPPIST-1(一顆太陽系外的恆星)40.7 光年(Gaia DR2);銀河中心 26,700 光年(GRAVITY 2019);仙女座約 250 萬光年(各家測量約在 240 到 260 萬光年之間)。真實世界卡片用的是國際太空站的軌道速度,以及 NASA 公布的帕克太陽探測器最高速。這裡只算狹義相對論:重力也會改變時鐘。GPS 衛星就是例子:速度讓它的時鐘變慢,但較弱的重力讓它走快好幾倍,所以重力勝出,淨修正的方向相反。本工具不計重力。恆星的自行運動與地球本身的運動也都忽略。
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把需要的說明放在工具下方,讓第一次使用與之後回來複用都更順。
英文搜尋: time dilation calculator、twin paradox calculator、relativity calculator、lorentz factor calculator、near light speed travel time、space travel time dilation
使用方式
常見情境
常見問題
比鄰星約 4.24 光年,地球上的往返時間是 9.42 年;γ = 2.294,你只過 4.11 年。30 歲出發的話,你回來 34.1 歲、雙胞胎 39.4 歲,差 5.32 年。
兩人不對稱:出發的你在目的地掉頭,換了一個參考系,留在地球的人沒有。依狹義相對論算下來,你經歷的時間比較短。本工具假設掉頭是瞬間完成,不計掉頭與加速本身花的時間。
是真的,只是小到感覺不到。只算速度(每秒 7.66 公里)的效果,待 6 個月(182.5 天),太空人的時鐘比地面上的慢約 5.15 毫秒(約 0.005 秒)。但軌道上重力較弱,會讓時鐘走快一些,抵消掉約一成;本工具不計重力。
只有一部分,而且是比較小的那部分。GPS 衛星的速度讓時鐘變慢,但較弱的重力讓它走快好幾倍,重力勝出,所以淨修正的方向相反;本工具只算速度那一部分,不計重力。
不行。有質量的物體無法達到光速,所以速度上限是 0.999999999c(9 個 9);輸入 1、100%、c 或「光速」,「一句話結果」那一行會改成這個說明,長條也會變淡,直到你輸入有效的速度。0.9、0.9c 和 99.9% 都能輸入;只打一個沒有 % 的整數(例如 90)會被拒絕,因為分不清是 90% 還是 90 倍,提示會告訴你改打 90% 或 0.9。
以 0.9999999c 往返銀河中心,你自己只過 23.9 年,地球上卻過了約 5.34 萬年。這是等速往返的算法,忽略加速與掉頭,真實的太空船不會這樣飛。