如果以光速穿越银河系需要多长时间？18万年还是一瞬间？

在宇宙的疆域里，光速似乎成了难以逾越的障碍。重申一遍：没有任何实体，哪怕是微小的人类也难以企及光速，这正是相对论中光速不变原理所禁止的（除非这个原理被证明是错的，但至少目前为止它依然站得住脚）。相对论，尤其是狭义相对论，它的建立正是基于这个原理和相对性原理，因此，相对论中的若干结论和公式都明显地映射了这一限制。举例来说，相对论中的质量公式便是如此：

此处m表示物体的质量，m0代表其静止时的质量，V是物体的运动速度，C则代表光速。假设m0不为零，而V接近C，公式中的分母根式趋近于零，导致m趋近于无穷大。

尽管公式并未直接限制物体的速度，但一旦速度接近光速，物体的质量就会无穷大。推动一个无穷大质量的物体需要同样无穷大的能量，而如果宇宙是有限的，那么全部宇宙的能量都无法做到这一点，因此，光速成了物体速度的天然屏障。无法触及光速，超光速就更是遥不可及。

然而，有一物却能以光速移动，那就是光本身（还有引力波），因为它的静质量为零，因此与相对论的质量公式并不矛盾。故而，我们或许可以这样提问：“光穿过银河系需时多久？是十万年还是瞬息之间？”这样的问题似乎更为妥帖。

如果非要设想人类能以光速移动，那么在无穷大的能量推动下，人类或许会变成光，最终还是由光在穿越银河。题目中提及的“十万年”其实是指银河系的直径，不过这个数据已然过时，最新研究显示是十八万年，这一发现来自中国。但问题的焦点并不在这一数据的具体数值上。现在，让我们回到问题的本源，并对此进行解答。

准确的答复是：对于以光速移动的物体或人而言，穿越银河系的时间是零，但对于与地球或银河系保持相对静止的观察者而言，则需十八万年（若沿着银道面水平穿越的话）。根据相对论，时间具有相对性，一个物体移动的速度越快，其时间流逝的速度就越慢。虽然物体本身可能感受不到这种变化，但相对于它静止的观察者会发现物体所在的参考系的时间似乎减慢了，这就是所谓的“钟慢尺缩”效应。这里给出时间膨胀公式：

其中，△t′是移动物体的时间间隔，而△t则是静止观察者的时间间隔，V是物体的移动速度，C则是光速。当物体的移动速度V逐渐接近光速时，公式中的根式趋近于零，导致△t′趋近于零，即时间膨胀。如果V等于C，那么△t′即为零，即意味着以光速移动的物体其时间仿佛静止了。

设想如果以光速移动的是一个人，那么对他而言，可能还未意识到开始穿越银河系，就已经穿越完毕，甚至整个宇宙也已穿越完毕，仿佛没有花费任何时间。在感觉到时间流逝之前，一切似乎已经结束，他不再受宇宙时空的束缚，最终化为一道光。

对于“他”来说，不仅时间不存在，空间也不再有意义。然而，“他”依然存在，因为没有任何理论禁止他以某种我们尚未了解的方式存在。

而对地球上的观察者来说，这个人进行了一次跨越数十万年甚至数百亿年的漫长旅程，其中穿越银河系花费了十八万年。这是基于沿着银道面的穿越，如果垂直穿越银心，则仅需一万两千年，因为银心的厚度约为此数值。

上述假设是人以光速穿越银河系的情况，实际上人类不可能达到光速，但未来人类利用亚光速技术穿越银河系则极有可能。接下来，我们讨论人类以亚光速穿越银河系所需的时间以及其他可行方式。

为了简化讨论，我们假设人类仅沿着银道面水平穿越。考虑到钟慢尺缩效应，地球上的观察者所见的十八万光年银河系直径，在亚光速移动的人眼中并非如此遥远，相对论中存在一个尺缩公式：

其中，L是亚光速移动者所见的银河系直径，L0是地球上观察者所见的直径，即十八万光年（或1.89x10^21公里），V是移动者的速度，C是光速。当V趋近C时，根式趋近于零，L亦趋近于零。例如，当V为0.8C时，L约等于十万八千光年，所需时间△t则约为十三万五千年；而当V为0.99999999C时，L约等于二十五点四五光年，所需时间则约为二十五点四六年。换言之，当人类以光速的0.99999999倍速度移动时，仅需约二十五点四六年就能穿越银河系，这指的是移动者的时间，而地球上的人则度过了超过十八万年。

然而，若未来人类掌握了“虫洞”技术和曲速引擎技术，银河系这样的星际旅行就会变得稀松平常。“虫洞”一词源自爱因斯坦在1936年的理论，指的是利用空间折叠技术连接两个相距甚远的时空点，实现瞬间移动和时间旅行。由于这是一种空间捷径，并非真正的超光速移动，因此并不违反光速不变原理。

而曲速旅行则是通过在运动物体周围制造一个人工曲力场，压缩前方的时空、膨胀后方的时空，形成一个“时空泡”，使物体得以在其中以超光速移动。尽管这并未真正实现超光速移动，但如果这些技术得以成熟，它们无疑将成为星际旅行的首选方式，使得穿越银河系变得如同从上海到北京一样简单快捷。据悉，目前科学家们正在探索银河系中可能存在的“虫洞”，让我们拭目以待。