星际航行之如何延缓宇航员衰老？

　　比如说我们想要去离太阳最近的一颗恒星比邻星，距离我们4。2光年，那么来回一趟至少要8年多；再或者我们要去仙女星系，路程足足有254万光年，难道着意味着我们去一趟仙女星系就要耗费254万年之久吗？
　　很显然，如果仅仅是飞船能够达到光速航行，那么由于宇宙的浩瀚，我们人类能够活着探索的区域也是相当之小的，是不是关于这个寿命问题就没法解决了吗？
　　在没有相对论的时候，这个问题确实没法解决，而有了相对论之后，为这个问题提供了一个调和办法那就是只保证飞船人员存活，而地球上的人则只能认命了。
　　比如说可以保证去仙女星系的宇航员，在达到目的地后，还能以一个年轻的年龄来执行任务，而地球上的人们却早已轮换了不知多少代了，因此地球上已经过去了254万年之久。那么相对论到底是如何给出这个办法的呢？
　　首先我们先回想一下，狭义相对论的钟慢尺缩效应，简单来说就是：动钟变慢，动尺缩短。而这些结论依旧适用于我们的宇宙飞船。
　　不过这时候有人提出异议了，钟慢尺缩不是就是两个惯性系之间的结论吗？你说地球是惯性系，我认了，你说飞船是惯性系，那我就不承认了。
　　因为对于想要达到亚光速的飞船来讲，加速过程是不能忽略的，我也没法忍受那种说什么：飞船在极短时间内完成加速，随后匀速航行的说法。因为极短过程完成加速，就意味着，飞船以及内部的人员就要在极短时间内承受难以想象的超重环境，就算飞船的材质足以保证飞船主体不受破坏，那么里面的人呢？十个重力加速度就足以让人昏迷了，更不用说那成千上万倍的了，恐怕压成肉泥都绰绰有余了。
　　先不要激动，这里我并没有想用这样的解释搪塞过去，实际上我提到钟慢尺缩，正是未来引出下面这样的说法：钟慢尺缩的使用范围远比我们想象的要多。
　　对于飞船的加速过程，我们并不需要假设它只存在于一个短暂的时间内，相反，我们要将其作为飞船在整个航行中都存在的一个过程，也就是飞船在路程的前半段处于加速状态，后半段处于减速状态，这同时也解决了超重问题，飞船以及内部的人员不会因此而散架。
　　我们就拿仙女星系为例子，假设我们飞船的加速度正好等于一个重力加速度（这个数值是由飞船内部仪器测得，并且整个加速过程中，该数值保持不变），那么飞船内部时间与地球时间是一个怎样的关系呢？如下图
　　该公式中，t代表飞船时间，T代表地球时间，a为加速度，c是光速，将254万光年的路程情况代入，最后得出的结论是当飞船内部时间过去了28。7年时，飞船就抵达仙女星系了，而此刻地球上早已过去了254万年多。
　　或许这时候有人感到不解了，这个公式是狭义相对论的吗？我不是记得加速度这种物理量只有在广义相对论中才能被讨论吗？什么时候狭义相对论也能处理加速问题了？
　　实际上这正是很多人对狭义相对论的误解，虽然洛伦兹变换产生于两个惯性系之间，但对于惯性系内的加速运动，也是照样适用的，关于这一点有个更好的对照，那就是伽利略变换和牛顿力学。
　　我们所熟知的一点，牛顿力学只适用于惯性系，但你不要忘了，它照样可以处理惯性系下的变速问题，就好像一辆车在我面前加速，你说能不能用牛顿力学去描述它呢？答案是肯定的，既然牛顿力学可以，那么狭义相对论为啥不行呢？并且牛顿力学依托的伽利略变换，同样是产自于两个惯性系之间。
　　回到星际航行本身，现在我们通过狭义相对论知道了处于高速飞船中宇航员，相比于地球人来说，他们的时间过的会非常慢，因此可以认为，我们现在已经解决了飞船动力以及宇航员寿命这两个困难，接下来我们就能安心的在星际空间中自由探索了。
　　后续内容请看下篇文章
　　本篇文章的内容到此结束。
　　谢谢各位阅读！
　　以后还会不断更新精心准备的通俗科普长文！期待您的点评和关注哦！