宇宙一直盘踞在高空，无论白昼还是黑夜，它们始终沉默地俯视着世间万物大地苍生，我们敬畏它们，也好奇这个壮阔宏伟的星辰大海。因此我们仰望、我们探索、我们理解。而今科技的发展为我们探索宇宙插上了翅膀，宇宙的“众妙之门”正在向我们打开。

Tips：日出，指太阳初升出地平线或最初看到的太阳的出现。一般是指太阳由东方的地平线徐徐升起的时间，而确实的定义为日面刚从地平线出现的一刹那，而非整个日面离开地平线。

我们知道光的传播速度是3X10^8m/s，是自然界最快的运动速度，因此为了将宇宙中星系之间的距离格式化，于是我们就以光在真空中行走一年的速度定义为宇宙的长度单位，称之为光年。那么今天的问题来了，光走一光年的距离真就要花一年吗？

什么是光年

光年，有“年”字听起来像是个时间单位，然而这是个货真价实的长度单位，是测量宇宙间天体距离的。因为宇宙间天体距离十分遥远，用千米为单位计算十分的麻烦，光是写数字的纸张就能堆满一箱子，因此为了便于计算光年这个单位就应运而生了。那么光年这个单位是什么时候开始使用的呢？

Tips：光年, 长度单位，一般被用于衡量天体之间的距离。字面意思指：光在宇宙真空中沿直线经过一年时间的距离，为9,460‘7304’7258‘0800米。

17世纪以前，科学家们认为光的传播是不需要时间的，光是瞬时性的。直到1676年丹麦科学家O.C.罗默首先提出光的传播需要时间的设想。因为早前他在探测木卫一躲到木星的另一面的时间间隔是变化的，因此他猜想光的传播需要时间，才导致每次木星掩卫的间隔时间不同。但是当时的他人微言轻，所以他的观点并不为主流认可。18世纪，科学技术的进步。

推动天文事业的发展，天文学家们观测的现象越多，主流学界开始认可光是有传播速度的19世纪上半叶，德国天文学家率先发明并使用“光年”，作为天文学上测量单位。光年，从此登上了天文学的舞台。

Tips：木星Jupiter，是距离太阳第五近的行星，也是太阳系中体积最大的行星，截至2019年已知有79颗卫星。

光年，指的是光在真空行走一年的距离。那么光年有多长呢？光在真空中，一秒行走3X10^8米，换算下来就是30万公里，一年是365天，二者相乘，一光年就是9.46万亿公里。地球上最快的飞机速度是1万1260公里/小时，换算下来要飞越一光年的距离要耗费9万5800年。假如用常见的客机来飞越一光年的距离则需要用122万年。即使是用目前最快的宇宙飞船朱诺号（26万5000公里/小时），要飞越一光年需花费4073年的时间。4000多年的时间，够人类再一次进化了。由此可见，宇宙之庞大，需要用光年这样的长度单位来计算星系距离。

Tips：朱诺号一般指朱诺号木星探测器。朱诺号木星探测器是美国宇航局“新疆界计划”实施的第二个探测项目，第一个项目是已于2006年发射的新地平线号探测器。

那么光走一光年的距离真的需要花费一年的时间吗？

钟慢效应告诉你，光真的不用走一年

按我们的理解，光年是光在真空中行进一年的距离，但实际上宇宙并非是真空的，宇宙中存在着众多的天体、宇宙尘埃、陨石等等物体，光在行进过程中并非是一帆风顺，一个不小心就要变换路线。

Tips：陨石也称“陨星”，是地球以外脱离原有运行轨道的宇宙流星或尘碎块飞快散落到地球或其它行星表面的未燃尽的石质、铁质或是石铁混合的物质。

其次，宇宙并非一成不变，宇宙一直在膨胀，并且离我们越远的星系远离我们的速度越快，我们所看见的宇宙都是过去的记忆。宇宙一直膨胀，虽然对光的传播速度影响有限，但须知九层之台，起于累土，积少成多还是对光的行走速度有所拖累。因此，在我们看来光走一年的时间是不够的。但这是从人类角度来看的，就飞驰在宇宙中的光而言，走完一光年的距离不过是一瞬间的事。为什么这么说呢？这就要说到爱因斯坦的相对论了。

Tips：宇宙Universe，在物理意义上被定义为所有的空间和时间（统称为时空）及其内涵，宇宙还包括影响物质和能量的物理定律，如守恒定律、经典力学、相对论等。

在爱因斯坦的相对论中，时间与空间是不可分割的整体，一起组成了时空这个维度，使我们的空间变成四维空间。既然时空是不可分割的整体，那么物体的运动速度变得越来越快的时候，它周围的时间就会变得越来越慢。这叫做钟慢效应，也称之为时间膨胀，是物理学中的现象。

为了验证钟慢效应，科学家们做了无数的实验。他们把两个铯原子钟分别放在两架向西和向东的客机上，和美国海军天文台的时钟对比。最后发现这两个时钟都比天文台的钟慢，证实速度越快，时间走得越慢。因此当光以光速（真空中的最高速度）前进时，时间就像静止了一样，因此飞行一光年，对于光来说就是一瞬间的事。

Tips：钟慢效应是指时间膨胀，时间膨胀是一种物理现象：两个完全相同的时钟之中，拿着甲钟的人会发现乙钟比自己的走得慢。

但事实上宇宙中并不存在以光速运动的物体，因为在运动过程中物体的质量会随着速度的增加而增加，当物体的速度到达光速时，本身的质量将达到无穷大。而宇宙中并不存在无穷大的能量，退一步说，即使有也不可能用在一个物体身上。因此，任何质量为0的物体，其速度是无法达到光速的。而光量子，作为光的最基本单位，从出生起就在以光速运动，所谓的速度与质量的限制也就不存在了。

Tips：光速Lightspeed，是指光波或电磁波在真空或介质中的传播速度。真空中的光速是目前所发现的自然界物体运动的最大速度。

相对论告诉我们，时间的流逝在不同参考系中是不一样的。比如说一对孪生兄弟，哥哥在宇宙飞船中执行任务，弟弟还留在地球上，当宇航员飞行一年回来之后，发现地球已经过了好几年，弟弟也老了很多。这就是因为太空与地球时间流速的不同。飞行速度越快，时间流逝得越慢。因此，生活在宇宙空间站的人们要将时间调整为地球时间。

Tips：宇宙空间站space station，又称太空站、航天站。是一种在近地轨道长时间运行、可供多名航天员巡访、长期工作和活的载人航天器。

由于时间的相对性，所以一光年的距离对于光就只是一瞬间，只不过人类为了好计算，从我们的角度人为的将其规定为光走一光年需要1年的时间。不过由于光具有波粒二象性，所以光具有波的性质，在不同介质中传播速度不同，在水中的速度比真空中要慢，因此走一光年要花更长的时间。

Tips：波粒二象性wave-particle duality，指的是所有的粒子或量子不仅可以部分地以粒子的术语来描述，也可以部分地用波的术语来描述。

既然存在时间的相对性，那科幻小说中的星际穿梭就成为不可能了吗？以目前来看确实不可能。因为存在光速质量无限大和时间不同步问题。即使当我们的飞船克服了光速问题，但是当我们飞行一周之后，回来就可能发现星球已经毁灭或者正在步入衰竭期。因此就目前而言，这还只能停留在小说幻想层面。

和光年一样的宇宙单位有哪些？

天文单位，指的是地球到太阳的平均距离，缩写符号是AU，1AU等于149,597,870.7公里。2012年在第28届国际天文学大会上正式使用。光秒，一个从光速不变理论延伸出的天文单位，一光秒等于299,792,458米。秒差距，用于测量太阳系以外的天体之间的长度，同在28届大会上确立，其数值为3.08567758149137×1016米。