一个以光速运行的人穿越银河系需要多长时间？是10万年还是0？

以前的银河系直径是10万年光，现在的银河系直接是20万光年。假设银河系的直直径还是10万光年，一个人穿越银河需要的时间是10万年，两个人穿越银河系的时间只需要5万年。

假设一个人甲从银河的一边以光速穿越银河系，另一个人乙从银河系的另一边以光速离开银河系，甲乙两人的运动方向相同在同一条直线上。

根据光速不变原理，甲相对于乙的速度也是光速，经过5万年的时间甲乙的距离是5万光年，乙离开银河系的距离也是5万光年，这时甲就已经穿越过银河系了，花的时间只有5万年。

如果以光速排队穿越银河的人越多，穿越花的时间就会越少，当队伍人数无限多时，穿越银河系所需要花的时间为零。

从理论上说，真正达到光速穿越银河系的时间就是零。根据尺缩钟慢效应理论，当一个物体达到光速时，时间静止，空间成为零点。

现在科学界根据观测，将银河系直径由原来的10万光年调整为20万光年。如果一个物体以光速移动，横穿银河系的时间度标，在不同的坐标系中会出现完全不同的结果，从地球观测者来看，需要20万年时间，但在光速参照系里的人却感觉不到时间的流逝。

当然这个纯属思维臆想，是完全不可能实现的。这是因为在相对论里面，光速是极限速度，这个世界没有任何物体能够加速到光速。因为物体运动得越快，其动能越大，惯性越大，只要这个物体有静止质量，无论多小，达到光速动能都将变得无限大。

无限是多少？就是整个宇宙都不是无限的，所以这是一个悖论，光速无法达到，无法超越。

爱因斯坦相对论已经提出100多年了，无数事实证明了这种假设的正确性，越来越多的观测证据证明了相对论提出的各种预言，如时空弯曲、黑洞、引力透镜、时间膨胀、光速极限等等。

因此相对论成为现代物理学的核心思想，光速性质和理论又是相对论或现代物理学的最重要基础。

研究表明，速度的质增效应越到后来越大，一个物体达到光速的10%时，质量只增加0.5%，当速度达到86.6%时，质量就会增加一倍。随着物质运行速度的加快，催动速度提升所需能量会越来越大，当速度趋近光速时，动质量提升效应呈指数级上升，速度无限接近光速时，质量趋向无限大，催动物质提速的能量同样趋于无限大。

科学家们在美国伊利诺伊州Batawia费米实验室的Tevtron加速器中对质子进行提速实验，在质子速度达到光速99%的基础上，增加了100倍的能量，质子速度仅提升到光速的99.99995%，永远也提高不了那1%。

实验说明，即便要把一个电子加速到光速，也需要无限的能量，而我们整个宇宙总能量也是有限的。粒子物理学家们对光速极限、光速限制的物理法则深有感触。

因此，只有质量为零的粒子，才能够以光速运动。现在已知能够以光速运动的粒子有光子、引力子等。引力子只是量子力学里面关于引力传播媒介的一个猜想，尚未得到证实；中微子被认为可能有极微小的质量，因此它的运行是否达到光速尚无定论。

接近光速和达到光速只有一线之隔，但是性质完全不同的两个概念。

光速实验中不可以超光速，在数学方程中也无法进行，这对应于负数开根号，洛伦兹变换直接崩溃（下图）。

人类当然是有静质量的物体，所以永远不可能达到光速运行，但从理论上来说，未来的宇宙飞船有接近光速的可能，因此明显的时间膨胀效应将不可避免地出现。

根据速度时间膨胀公式计算，飞船达到光速99.99%时，飞船里的人过了一年，地球上观察者就过了70年，这样飞船乘员要过2857年才能够穿越银河系；如果速度达到了99.999999999999%光速时，飞船上乘员过一年，地球观测者就过了707万年，这样只需0.028年就可以穿越银河系，也就是穿越银河系需要10.33天。

这当然是理想的速度，只要10天就能够穿越银河系，人类就可以在星系之间翱翔了。

但有一个问题很难解决，就是达到这种速度时，时间膨胀效应非常大，这样远航的人类还需要回到地球吗？他们回到地球还有意义吗？

要知道如果这种速度在宇宙旅行一年，地球已经过去了707万年，等他们回来，地球早已经不是他们离开时的地球，沧海桑田甚至海枯石烂，物也不是人更非，他们回来的意义何在？

因此，时空通讯认为，以后人类实现深空旅行速度瓶颈的突破更有可能是曲速航行或者虫洞穿越。

因为要实现亚光速旅行或无限趋近光速旅行，虽然理论上是可行的，但每每增加一点速度，动质量和能量的增加都将呈几何数级提升，这种速度提升的可能性在实际操作中是很难做到的。

而且这种巨大的时间膨胀效应使留守观察的人类基本上没有了期盼。

而曲速航行或虫洞穿越不是速度的提升，而是通过重力场扭曲时空、折叠时空，使距离缩短，或者叫抄近道、走捷径。

理论上这种跨越到达目的地的时间，可以比正常路径行驶时间快很多，达到后按正常行驶距离折算，总体速度超过光速，甚至超过光速若干倍，无上限。

这种航行飞船中乘员的时间膨胀效应只是与飞船实际速度相匹配，比如达到光速的一半时，时间膨胀效应只有1.1545倍，飞船人飞了1天回来，地球人只过了1.1545天，也就是感觉晚了3、4个小时，1年回来，地球人过了420几天，这是可以接受的。

但由于折叠了时空或者走了时空隧道，这一天就可能穿梭到银河系边缘走了一个来回，就走了平常路径几十万光年的距离，这个速度是光速的多少倍?

一天顶20万年，光速的7304万倍。如果这个虫洞或时空折叠用了1年横穿银河系，那就是光速的20万倍，用了10年，就是光速的2万倍。

但10年回来，地球人才过了11年半多一点，人类等得起，亲人也等得起。

这种宇宙航行方式，既可以解决速度问题，又不会被过大的时间膨胀效应所困扰，是一种最好的深空航行终极解决方案。

但这两种航行方式都还处于科幻与现实的结合部，虽然科学界有着极大的兴趣，但迄今并没有重大突破，最终是骡子是马还没到拉出来溜溜的时候，我们只能拭目以待。

就是这样，欢迎讨论。

时空通讯专注于老百姓通俗的科学话题，所发文章均属原创，请尊重作者版权，感谢理解支持与合作。

在我等地球上的观察者看来，这位穿越者穿越整个银河系的时间应该是10万光年——如果银河系的直径是十万光年的话。实际上今天我们已经明确知道了银河系的直径是20万光年，那么这个横穿的时间在我们看来就是20万光年了。可是，就穿越者本身而言，他（或者是她）几乎只是用了一瞬间，就穿越了整个银河系。为什么“几乎”呢？那是因为，现实中，并不存在能够以光速运动的实体的人，只好假设他能够以接近光速的速度运动。以这种速度运动的人，其时间流逝，在我们地球人看起来，二十万年间，人家自身的时间几乎是静止的，也就是说，穿越者只是用了一秒两秒，或者是一天两天，再慢点，也许是一周两周时间，就穿越了整个银河系。这取决于他的具体速度接近光速的程度。无限逼近光速的条件下，他还真是仅仅一瞬间就实现了20万光年距离的瞬移！

首先感谢邀请。我在看到你的问题时有个疑问。那就是你所说的需要多长时间是针对什么？是针对这个以光速行驶的人，还是针对观看他的人。因为视角不同，观测方式也就不同。

首先我们先列举一个例子，小明=光速旅行的人，小白代表旁观者。如果小明以光速从银河系的这一头到达那一头的话，以光速行驶，它至少得走10万年的时间，同理小明的时间将会过去10万年，但是问题来了，小明的时间过去了10万年只是针对于小白，那么小明究竟花了多长时间呢？

在爱因斯坦的相对论中曾提到，任何物质都无法达到光速，因为任何物质都拥有质量，速度越快所承受的能量和质量就会越来越大，因此对于时空的改变也就会越来越明显，当速度维持在光速的时候，空间就会被折叠，因此我们将这种空间压缩效应称为隧道效应。时间和空间是并存的，因此当空间被压缩的时候，时间自然而然的也就会被压缩，因此小明所处的时间流速和小白所处的时间流速是不同的。

相对于小白来说，它需要10万年后，才能看到小明到达银河系另一端所发出来的光，而对于小明自身而言，这个时间会大大缩短。对于小白来说，小明需要以直线的方式到达银河系的另一端，但是对于小明来说，本身它所处的时空被压缩和扭曲形成了虫洞效应，因此对于小明来说它或许瞬间穿越了虫洞到达银河系的另一端，也许只是一眨眼的功夫。

看了我的回答你会有疑问，因为归根结底我也没有把小明所使用的时间说出来。很简单，不是我不会，也不是我不告诉你，而是没有人知道，没有人知道答案是什么！因为在已知的世界中光速代表着极限，而目前来看，人类无法超越极限。

或许你会问，为何我们到达最近的比邻星也就是4.2光年外的恒星系需要花费10万年的时间，实际上呢这取决于航天器的速度，我们拿最快的航天器旅行者1号相比，它需要花费5万年的时间才能到达比邻星。而如果航天器的速度达到光速的10%或者其他速度，这个时间会大大缩短。因为没有参照物，所以没有人知道小明花了多长时间，但是对于小白所需要的时间来看，时间就是十万年！

我是宇宙V空间，一个科普天文爱好者！如果你有疑问欢迎留言和评论！

光速不变原理

光速真成了人们心中的一道坎了，现在再重申一遍：任何物体，包括人是达不到光速的，这是相对论光速不变原理的限制（除非证明这个原理是错误的，但到目前为止还没有），狭义相对论就是以这个原理和相对性原理为基础建立起来的，所以狭义相对论的一些结论公式也体现出了这种限制，比如说相对论的质量效应公式，
（其中m为物体质量，m0为物体静质量，V为物体运动速度，C为光速，如果m0≠0，Ⅴ→C，则分母根式→0，则m→+∞）公式中虽然没有明着对物体的运动速度进行限制，但物体运动速度一旦接近光速，它的质量会趋向于无穷大，达到光速质量就是无穷大，为了推动这个无穷大质量的物体运动，需要无穷大的能量，如果宇宙是有限的，那整个宇宙的能量都不够，因而阻止着物体达到光速。光速都达不到，更别说超光速了。

现在能达到光速的唯有光自身了（当然还有引力波），因为它的静止质量为0，因此与相对论的质量效应公式并不矛盾。所以这个题目可以改成“光穿越银河系需要多长时间？是10万年还是0？”比较合理。如果非要让人达到光速，比如说用了无穷大能量把人加速到光速了，那这时人就脱离时空成为光了，最后还是光穿越银河系。

还有题目中提到10万年，当然指的是银河系的直径是10万光年，不过这是老数据了，最新数据是18万年，还是我国发现的。好了咱们回到问题上来，下面回答一下。

正式回答

光速穿越银河系需要多少时间？到底是18万年？还是0？答案是这样的：对于光自身或者是光速飞行的人来说是0，而对于相对静止于地球或者银河系的观察者来说是18万年（沿着银道面水平方向穿越）。

根据相对论，时间具有相对性。物体运动速度越快，其时间流逝的速度越慢。自己虽然觉不出来，但相对地球静止的观察者会观察到物体所在参考系的时间变慢了，这就是所谓的“钟慢尺缩”效应。这里有个时间膨胀公式：
（其中△t′为运动物体的时间间隔，△t为相对地球静止的观察者的时间间隔，V为物体相对地球的运动速度，C为光速）―― 物体运动速度V越接近光速，根式→0，其时间△t′→0，即时间越膨胀。根据公式，如果V=C，则△t′=0，即物体运动速度达到光速，则它的时间静止了。

如果这个光速运动的物体是个人，这个人还有知觉的话，他会觉得还没有开始穿越银河系，就穿越完了银河系，甚至连宇宙也穿越完了，没有用一点时间。还没等着感觉到时间流逝，就没有什么可穿越的了，就这样脱离了宇宙时空的束缚，最后成为光是必然的。

对于“他”来说，别说时间不存在了，空间也不存在了。“他”当然还是存在的，因为没有任何原理不允许他可以别的我们并不知道的方式存在。

在地球观察者来说，这人正在进行几十万年、甚至几百亿年的漫长飞行。而其中穿越银河系用了18万年。当然这是沿着银道平面的穿越，如果是垂直于银道面经过银心的穿越，则需要1.2万年即可，因为银河系中心厚度为1.2万光年。

以上是假定人以光速穿越银河系的回答，实际上人是达不到光速，未来的人类用亚光速穿越银河系倒是很有可能的。

下面回答一下人类亚光速穿越银河系需要多少时间？还有什么方法？

为了简化回答，我们只以沿着银道面水平方向的穿越为例。人以亚光速飞行，由于钟慢尺缩效应，在地球观察者看来的18万光年的银河系直径，在亚光速飞行的人看来并没有那么长，具体有个相对论尺缩公式：
其中L为亚光速飞行的人看到的银河系直径，L0为地球观察者看到的银河系直径，这里为18万光年，即1.89x10^21公里，V为人的速度，C为光速，当V→C时，则根式→0，L→0。当V=0.8C时，L≈10.8万光年，则△t=L/V≈13.5万年；而当V=0.99999999C时，L≈25.45光年，则△t≈25.46年。也就是说当人以光速的0.99999999倍飞行时，只需25.46年就穿越了银河系，这当然是亚光速飞行的人的时间，地球人则过了18多万年。

当然如果未来人掌握了“虫洞”技术和曲速引擎技术，像穿越银河系这样的星际旅行会成为常态。所谓的“虫洞”是爱因斯坦1936年提出的，利用空间折叠技术把两个遥远的时空连接在了一起，实现瞬时空间转移和时空旅行。
由于是走了一个捷径，所以并不是真正的超光速，并没有违反光速不变原理。

所谓的曲速旅行就是在运动物体周围利用反物质驱动的曲速引擎制造一个人工曲力场，即压缩运动方向上的时空、膨胀后面的时空形成一个“时空泡”，使物体能在这个泡中以若干倍光速移动。
由于只是压缩了时空，所以并没有真正的超光速。以上两种穿越银河系方法所用的时间，不论是对于飞行的人，还是对于地球人，时间都不是太长，如果未来这些技术成熟，肯定会成为人们星际旅行的首选，穿越个银河系就像从上海到北京那样方便和省时。据说现在正有人在寻找银河系的“虫洞”，让我们期待吧。

按照这个人的时间是0，按照地球的时间是10万年，这是按照银河系直径为10万光年算的。但现在银河系直径是不是只有10万光年是个问题，不过你的问题大概是关于相对论的，所以可以忽略这些无关紧要的细节。

会问这个关于光速和时间的问题一般都是受到狭义相对论中的时间相对概念的影响。爱因斯坦为了解决光速不受经典速度叠加影响而利用洛伦兹变换给出时间相对性的结论，时间与空间的尺度都会因速度而改变，也就是随着速度增加，时间尺度会变大（时间膨胀），空间尺度会收缩（空间尺缩）。根据爱因斯坦给出的简化公式，随着速度增加，时间尺度会无限增加，这意味着原来的每一个时间间隔都会变得无限大，1秒变得无限漫长……按照推论，当达到光速，时间就为0了，也就是光速下完全不走时了。

【时间膨胀公式】

这个时间为0是相对于地面观察者而言的，不过实际上由于光速的特殊性——相对于任何惯性系速度不变，因此它实际上相对于任何观察者时间都是0，所以实际上光速下时间确实为0，这是绝对的，很多人以为光速下时间停止也是相对的这是错误的，由于真空光速的绝对性，光速下时间停止也是绝对的！！！因此不要指望光速运动的“飞船”里的人还能吃喝拉撒，这是不存在的。

【光速不能做参考系】

其实为了避免这种尴尬，狭义相对论已经规定了光速不能作为参考系，所以以光速作为参考系的讨论在相对论框架下都是没有意义的。

所以现在可以来回答这个问题了：一个光速运动的人超过10光年的银河系在地球人看来需要10万年，在它看来不需要时间，也就是0年=0秒……基于前面说的相对论限制，后面这个答案其实没有什么意义，因为他穿过银河系和穿过可观测宇宙的时间是一样一样的，没有任何区别……

【浩瀚的宇宙】

假设这个人是你，而且假设你真的能完好无损地以光速飞行穿越银河系，那么对于你来说，并不需要时间，也就是说在你看来，你是瞬间穿越银河系的。但对于地球上的我说，在我眼里你穿越银河系的时间是10万年（事实上应该是20万年，我国科学家之前发现银河系直径至少20万光年，不过这并不是问题的重点）。为何这样说？

这就是爱因斯坦狭义相对论中时间膨胀原理的内容：速度越快，时间就相对越慢。在不同的参照系下，时间流逝速度是不一样的（相对）。在地球上的我看你乘坐的光速飞船穿越银河系，很容易计算出时间，因为在我眼里你就是光速飞行，而银河系直径又是固定的，距离除以速度就可以了，得出来的就是10万年（不理解的可以参照太阳光到达地球需要8分钟，这里的“8分钟”就是地球上人类的感受）。

但是对于你本人来说并不是这样，地球上的我感受到的10万年与你没有任何关系。由于光速飞行，尺缩效应非常明显，在达到光速的一瞬间，任何再遥远的距离在你眼里都是无限近，你可以轻松地在瞬间跨越任何遥远的距离，甚至会跨越整个宇宙。

再看看时间膨胀公式：

公式中可以看出，如果你以光速飞行（仍旧假设）然后回到地球，地球上的时间其实已经过去了无限久，说白了你就不可能回到地球了。

当然，以上的分析都是建立在假设你能以光速飞行的基础上，事实上你不可能达到光速。只能无限接近光速，而时间膨胀现象和尺缩效应也只有在非常接近光速时才会比较明显。

这种问题的本质其实就是“同时的相对性”，在地球参照系里，你穿越银河系需要10万年，在光速飞船参照系里，穿越银河系需要时间为零！

银河系的直径至少有10万+光年，即便以光速飞行，一束光也要飞行10万+年才能够飞出银河系。当然了，这个10万+年是相对于我们地球时间来说的，如果光子也有一块计时的手表，那么它飞出银河系的时间又是多少呢？是0还是10万年呢？换个方式问一下，转变成题主的问题，光子换成一个人呢？他自己经历的时间是多少呢？

爱因斯坦相对论告诉我们，速度越快，时间越慢，即时间膨胀效应。而且，爱因斯坦还给出了时间转换的公式：

从这个公式上可以看出，速度越快，越接近光速，时间越慢。当无限接近于光速的时候，时间慢的几乎停止。但是，当速度达到光速的时候，此公式却变得没有意义了。也就是说，爱因斯坦的相对论，只能够讨论低于光速下的时间变化；对于速度达到光速，爱因斯坦无法给出答案。当然了，相对论范围内，它也不允许速度达到光速。因为使物体速度达到光速，需要无穷大的能量才行。这个无穷大能量，或许只有上帝才能够提供。

当然了，这个公式也告诉我们时间是相对的。你的时间我的时间，都是相对的。处于不同的环境，时间的流速也会不一样。比如你运动速度快，那么你过1个小时，可能相当于我过1.1个小时。但不管处于怎么样的环境，对于我们自身来说，我们仍然感觉时间和之前一样流失。也就是说，我们自身无法感知时间流速的快慢，不管时间是快还是慢，我们的感觉都一样。

因此，即便我们真的以光速飞行了，我们仍然会感觉到时间在流动，而且这种流速和我们平常一样。只不过对于观察我们的人来说，他觉得我们的时间变慢了而已。至于变慢多少，没有人知道答案。或许只有我们可以达到光速的时候，才能够给出答案，把相对论再完善一下。

光速大致可以理解成每秒三十万公里，但迄今为止在宇宙空间内只有光本身达到了光速

狭义相对论告诉我们的质能等价原理意味着速度越快质量越大，因此具有静止质量的物体不可能达到光速，我们人类和人类未来制造的宇宙飞船自然也不能达到光速，但好在我们可以从“光”的视角来幻想一下“假如一个人达到光速而且横穿10万光年的银河系需要多少时间？”

回答这个问题前首先要知道“速度越快，时间越慢”的狭义相对论时间膨胀效应。

假如未来有一个人可以以光速飞行，那么在他的感觉中自己飞过10万光年根本没有耗费任何时间，而他本身也没有衰老10万年，准确的说他连一秒都没有衰老，这背后的原因就是因为时间膨胀效应。

但是在地球上的我们看来这个人是用了10万年才横穿银河系的，也就是说当一个人以光速横穿银河系而没有衰老的“同时”地球上就已经过去了10万年，这个“光速超人”记忆里的所有人和事都在这10万年里不复存在。

在很多科幻小说中，时间膨胀效应除了是宇宙航行的得力助手外，还是推动剧情的好帮手，《三体：死神永生》中程心和关一帆就是因为误入“死线”几十个小时，结果时间膨胀效应就让“蓝星”就过去了一千多万年。

当然是十万年。这时，人是物质，是质点。其运动满足运动学。并且，十万年是指无论在什么地方，以什么速度运动的覌察者都相同。因为，時间是绝对的。与物质运动无关（请参阅王世雄著四川科技出版社出版的《時空学概论》。

银河系直径的最新数据是20万光年，太阳系位于银河系的一条旋臂之上，距离银心2.6万光年，因此理想来看从地球出发穿越出银河系最近的距离是7.4万光年，最远12.6万光年。其次爱因斯坦相对论对于物体的速度是有限制的，严禁的说：有静止质量的物体理论上可以无限接近于光速，但是永远达不到光速；信息的传递速度不能超光速

首先我们做一个设定，这个人的速度达不到光速但是理论上可以无限接近于光速的，那么穿越银河系需要的时间无限接近于0或者20万年。这该怎么理解哪？

爱因斯坦否定了以太的存在，认为光速不变提出了狭义相对论，修正了牛顿的理论，也打破了牛顿的绝对时空观。狭义相对论坚持光速不变，那么时间和空间就需要变化，因此针对对象不同，那么时间是不一致的。一个物体本身的时间和它运动的速度有关，速度越快时间的流逝速度越慢，当速度无限接近于零，那么时间的流逝速度无限接近于停止。如果以光子（没有静止质量）为对象，那么光子光速运动，本身的时间就停止了，因此光子如果不被吸收就是寿命永恒的。
图：狭义相对论时间膨胀公式

因此说这个人本身角度来看消耗时间接近于零，也就是一眨眼间，而在地球角度来看，这个人穿越银河系就是用了大约20万年。也就是说这个接近光速的人一眨眼间，地球上过去了将近20万年，这就是沧海桑田般的变化，这就是“天上一日，地下一年”。

爱因斯坦狭义相对论的时间膨胀效应，给人类未来的星际航行留下了一个机会。除此之外广义相对论也有时间膨胀效应，这个时候时间的流逝速度就和引力大小有关了，例如《星际穿越》中“一小时等于地球七年”的场景。而在广义相对论中也预言了“虫洞”的存在，这才是未来人类穿越时空最靠谱的办法，也是有理论依据的，只是目前尚没有发现虫洞的存在。

如果按相对论，应该是0。我们能感知到的世界物体的运动只能无限接近光速，不可能达到光速。但是一旦光速运行，物体就不受时间控制，脱离时间束缚，可能无法用时间计算。那个世界和状态我们还一无所知，只能借鉴佛学和神学的启示