飞船若能以1g恒定加速度持续飞行,依靠时间膨胀效应,人类仅需25年主观时间即可到达可观测宇宙的边缘。

在地球上,我们每时每刻都在感受1g的重力加速度,大约是每秒平方9.8米。当火箭喷气加速时,人体感受到的推力与重力毫无二致。根据Einstein提出的等效原理,在加速飞船里的物理现象与地球重力场中完全相同。可惜现有的化学燃料火箭只能维持8到10分钟的加速。如果未来我们掌握了核裂变、核聚变甚至反物质动力,让飞船能够以1g的加速度不断加速,全宇宙都将近在咫尺。
飞船一旦以1g持续加速,速度会迅速逼近光速,此时狭义相对论的时间膨胀效应就会显现。对于飞船上的乘客来说,时间流逝会大幅变慢,原本需要几万甚至几百万光年的宇宙巨额距离,在飞船主观时间内会被大幅压缩。

按照这个加速度出发,前往火星最近点只需要1天5小时42分钟。飞行刚满2周多一点,飞船就会穿过柯伊伯带边缘。到了第4周,飞船将超越美国国家航空航天局在1977年发射的航海家1号,那是目前离人类最远的深空探测器。
到了第3个月,飞船速度已经达到光速的25%,并进入奥尔特云内层。1年7个月后,飞船以92%的光速飞离奥尔特云外层,正式驶入恒星际空间。
到了2年4个月时,飞船就能抵达距离太阳最近的恒星系统比邻星,这段路程原本长达4.2光年。

如果继续加速,前往距离我们26000光年的银河系中心,飞船上的乘客只需要度过近11年。欧洲空间局的盖亚卫星绘制了银河系上百亿颗恒星的地图,而飞船可以在11年内亲临那个神秘的中心区域。
离开银河系,前往250万光年外的仙女座星系,主观飞行时间只需要15年。前往3.21亿光年外的后发座星系团,也只需要20年。

最终,飞船只需要25年的主观时间,就能到达所有理论上可达的宇宙边缘。不过由于宇宙本身在加速膨胀,目前距离我们超过150亿到180亿光年外的区域,光线永远无法到达我们这里,那里也是飞船无法抵达的终点。每年大约还有2000万颗恒星越过这个界限,彻底消失在我们的可达范围之外。
原文:https://bigthink.com/starts-with-a-bang/travel-through-universe-1g/