Question

1光年到底远到什么程度？走1光年需要多久？

Answer 1

曾几何时，地球被认为处于整个宇宙的中心，天上的所有星辰都在围绕地球旋转。经过漫长的时间之后，日心说又成为主流，认为太阳在宇宙的中心。

然而，随着天文望远镜的发展，天文学家逐渐意识到，除了几颗看起来在运动的行星之外，其他相对位置不动的星星都是恒星，就像太阳一样自身可以发光。从此，人类对于宇宙的认识一下子拓展到太阳系之外，宇宙之大远远超出了人们的想象。

由于宇宙实在大得难以想象，如果用日常生活中所用的长度单位来描述宇宙距离，将会显得非常不方便，例如，织女星距离地球2.37 10^14公里，即237万亿公里。

为了更好描述宇宙的距离，天文学家创造出了一个非常大的长度单位——光年。如果用光年来表示，织女星的距离为25光年，这样的表示方式显得非常简洁。

那么，光年究竟是如何定义的呢？1光年到底远到什么程度？行走1光年需要多长时间呢？

虽然光年中有一个“年”，但这并不是时间单位，而是表示距离。具体而言，1光年为真空中的光子在1年的时间里所前进的距离，也就是光速乘以一年。之所以选择光速来定义距离，是因为它有着特殊的性质。

根据爱因斯坦的狭义相对论，光速在真空中是恒定不变的物理学常数，不管观测者相对于光源的运动状态是怎样的，他们都会测出完全一致的光速。由于人类对于光速的测量始终有误差，再考虑到光速的不变性，科学家把光速定义为确定值——299792458米/秒。

光速是确定的，而且又非常快，再将它乘以一年的时间，就可以得到1光年的长度，这是一个非常远的距离，9.46 10^12公里，即9.46万亿公里。

如果要让步行速度大约只有1米/秒的人类走完1光年，所要耗费的时间将达到3亿年。假如地球和织女星有一条路，那么，地球上的人类走到织女星将要耗费75亿年的时间，这要比目前的地球年龄还要更长30亿年。

人类有5艘无人太空飞船能够摆脱太阳引力的束缚，冲出太阳系，飞向星际空间，其中飞得最快最远的是于1977年离开地球的旅行者1号。目前，旅行者1号的飞行速度为16.9公里/秒，以这个速度飞到织女星，仍然也要44.3万年的时间。事实上，以这个速度飞行，就连飞出半径为1光年的太阳系也要长达1.8万年的时间。

由此可见，宇宙大到难以想象的程度。如果没有亚光速级别的星际飞船，人类想要离开太阳系都不可能做到。然而，就算有亚光速飞船，也无法走遍整个银河系。

太阳与其他数以千亿计的恒星构成了庞大的银河系，恒星盘的直径估计有18万光年。即便用光年来表示银河系的大小，仍然显得非常不够用。对于这么大的银河系，以光速从一端穿越到另一端，将需要耗费18万年的时间。

而在银河系之外，还有无比浩瀚的星系际空间，星系与星系之间相距动辄数十万光年，难以计数的星系组成了我们的宇宙。天文学家推测，我们所能观测到的宇宙直径估计可达930亿光年，而无法观测到的宇宙直径更是高达23万亿光年以上。