深度科普: 假如以光速穿越银河系需多长时间? 10万年还是一瞬间?

确实，在当前的科学共识中，没有任何物体，至少包括人类，能够达到或超过光速，这是狭义相对论光速不变原理所确立的观念（除非将来有新的科学发现推翻这一原理，但至少目前尚未出现）。

狭义相对论的两大基本假设之一便是光速不变原理，另一假设则是相对性原理。狭义相对论的诸多推论和公式，如著名的质量公式：

（公式中m代表物体的运动质量，m0为其静止质量，V代表物体的运动速度，C代表光速。在m0不为零的情况下，如果物体的速度V趋近于C，公式中的分母根式将趋近于零，从而导致m趋近于无穷大）。尽管公式中并未明确限制物体速度，但当速度接近光速时，物体质量的无穷大意味着需要无穷大的能量去推动它。考虑到宇宙的有限能量，即使是整个宇宙的能量也不足以推动一个光速运动的物体。

因此，光速成了物体运动速度的上限。

如今，唯一能以光速移动的只有光本身（以及引力波），这得益于其静质量为零的特性，这也与相对论的质量公式并不冲突。

因此，我们或许可以将问题改为“光穿越银河需要多久？是10万年还是瞬间？”这样似乎更为合理。若硬要讨论人类以光速穿越银河的情形，假设消耗无穷大的能量使人达到光速，那人类便会转变为光，最终是光在穿越银河。

关于题目提到的10万年，其实是基于旧数据得出的银河系直径，如今最新的研究数据显示为18万年，而这一数据由我国科研人员发现。但问题的关键不在于具体年数。

让我们回到问题的解答环节。

我们来探讨一下：光穿越银河需要多长时间？是18万年还是一瞬间？答案如下：对于以光速移动的物体或者人类而言，时间是静止的；但对于地球或银河系中相对静止的观测者而言，则需要18万年（若沿着银道面横向穿越）。

根据相对论，时间的流逝具有相对性。物体移动速度越快，其所经历的时间就越慢。尽管移动中的物体自身无法察觉，但相对于其静止的观察者却会发现该物体的时间变慢了，这便是“钟慢尺缩”效应。公式如下：

（其中△t′为移动物体所经历的时间，△t为相对静止观察者所经历的时间，V为物体的移动速度，C为光速）。物体移动速度V越接近光速C，根式趋于零，物体的时间△t′亦趋于零，时间膨胀效应就越明显。若V=C，则△t′=0，意味着物体以光速移动时，其所经历的时间将停止。

如果我们讨论的是一个以光速移动的人，这个人如果仍有知觉，他会感觉仿佛自己还未开始穿越银河系，就已经穿越完毕，仿佛连宇宙也一并穿越了，过程中并未消耗任何时间。在感受到时间流逝之前，一切似乎已经结束，此人最终脱离了宇宙时空的束缚，转而成为光的存在。

对于这个人而言，时间可能不复存在，空间也不存在。但他的存在依然合理，因为没有任何理论排除他以某种我们尚未了解的方式存在。

而在地球上的观察者看来，这个人正在进行一场可能持续几十万年、甚至数百亿年的漫长星际旅行。在穿越银河系的过程中，可能需要耗时18万年。当然，如果是垂直于银道面穿过银心，则只需1.2万年，因为银心的厚度大约为1.2万光年。

以上讨论是基于人类以光速穿越银河系的假设。实际上，人类无法达到光速，但未来科技或许能使人类用亚光速进行星际旅行。

我们再探讨一下，人类以亚光速穿越银河需要多久？还有哪些方法？

为了简化回答，假设我们仅考虑沿银道面横向穿越的情况。当人类以亚光速移动时，由于钟慢尺缩效应，原本在地球上观察者眼中的18万光年银河直径，在移动中的人类看来要短得多。有这样一个相对论尺缩公式：

（其中L为亚光速移动的人所看到的银河系直径，L0为地球观察者所看到的银河系直径，即18万光年，等于1.89x10^21公里，V为移动速度，C为光速）。当V趋近C时，根式趋于零，L亦趋于零。例如，当速度V=0.8C时，L约为10.8万光年，所需时间△t=L/V约为13.5万年；而当V=0.99999999C时，L约等于25.45光年，所需时间△t约为25.46年。换言之，以光速99.999999%的速度移动，人类仅需约25.46年便能穿越银河系，这指的是移动中的人的时间，而地球上的人则度过了约18万年。

当然，如果未来人类掌握了“虫洞”技术或曲速引擎技术，星际旅行将会变得司空见惯。“虫洞”由爱因斯坦在1936年提出，利用空间折叠技术将两个相隔甚远的时空点连接起来，从而实现瞬间的空间转移和时间旅行。

因为这种方法实际上是利用空间的捷径，并未真正实现超光速移动，所以并不违背光速不变原理。

而曲速旅行则是利用反物质驱动的曲速引擎在运动物体周围制造一个人工曲率场，通过压缩前方时空、膨胀后方时空，形成一个“时空泡”，使得物体能在这个泡中以超光速移动。

这种方法同样没有实现真正的超光速移动。利用以上两种穿越银河系的技术，无论对于移动中的人还是地球上的人来说，所需时间都不是很长。若未来这些技术成熟，无疑将成为星际旅行的首选，届时穿越银河系将如同从上海到北京般便捷和省时。据悉，目前有人正在搜寻银河系中的“虫洞”，让我们拭目以待。