光速是目前人類已知的最大速度,也是人類渴望的速度。 然而,對于宇宙來說,光速其實(shí)也算不上什么,畢竟它的距離動(dòng)不動(dòng)就是以光年為單位。 人類想要離開太陽系到達(dá)別的星系,甚至穿越銀河系,光是有光速是完全不夠的。 所以,星際穿越的盡頭是超光速! 超過光速多少才能達(dá)到正常的宇宙旅行呢? ![]() 光速飛行 目前最快的飛行器距離光速非常遠(yuǎn),科學(xué)家們只能借助于電腦模擬來預(yù)測超光速的情況。 當(dāng)科學(xué)家們將速度加快到光速的2083倍之后,穿越銀河系也需要96年。 96年,一個(gè)人的壽命可能都達(dá)不到這個(gè)長度。 也就是說,即便超過光速2000多倍,宇宙也依然十分巨大,不得不說這是一種絕望的感覺。 實(shí)際上,更絕望的事情是,我們很有可能無法超越光速。 ![]() 銀河系 超越光速為什么人類無法超越光速,這就得提到愛因斯坦的光速極限理論。 很多人認(rèn)為一個(gè)物體的質(zhì)量是不會(huì)改變的,可愛因斯坦卻認(rèn)為,不是質(zhì)量不變,是所有物體運(yùn)動(dòng)的速度太小了,根本達(dá)不到質(zhì)量變化。 或者說,這點(diǎn)速度引發(fā)的質(zhì)量變化,可以忽略不計(jì)。 當(dāng)速度達(dá)到光速后,物體的質(zhì)量會(huì)變成無窮大,這種情況是不可能存在于宇宙之中。 所以,愛因斯坦認(rèn)為,只要是有質(zhì)量的物質(zhì),都無法達(dá)到光速。 ![]() 愛因斯坦與他的方程 雖說愛因斯坦的這個(gè)理論目前還只是假說和猜想,但目前的確沒有任何物體的速度超過光速。 哪怕是粒子對撞機(jī),也無法將粒子加速到光速的100%,它的極限永遠(yuǎn)比光速慢了0.000001%。 這是因?yàn)闊o論什么粒子,都會(huì)存在一定的質(zhì)量,科學(xué)界認(rèn)為的無質(zhì)量粒子只有光子和膠子,膠子沒有被實(shí)際發(fā)現(xiàn)過,那么唯一被證實(shí)沒有質(zhì)量的也就是光子了。 所以光速才會(huì)是目前已知最大的速度。 然而,光速不可破理論也并不是絕對,因?yàn)槟壳耙彩且环N假說。 有人提出另一種假說,可以打破光速最大極限,那就是曲率引擎。 ![]() 光子被認(rèn)為質(zhì)量為0 曲率引擎曲率引擎是目前存在于科幻文藝作品中的一種假設(shè),利用對時(shí)空的改造,讓物體的速度超過光速。 有趣的是,曲率引擎的根據(jù)也是愛因斯坦。 在愛因斯坦看來,任何有質(zhì)量的物體會(huì)讓周圍的空間產(chǎn)生彎曲,形成一定的曲率。 在宇宙中,引力的產(chǎn)生并非是萬有引力,而是引力場。也就是說一個(gè)天體,它所處的并不是一個(gè)平面,而是類似于旋渦一樣的引力場。 ![]() 曲率引擎 并且天體質(zhì)量越大,這個(gè)引力場也就越強(qiáng),曲率就更大。 類似于這些天體將周圍的空間攪動(dòng),形成了“旋渦”。 想象一下,一片樹葉在平靜的水面上,并不會(huì)有什么速度,可是一旦樹葉進(jìn)入旋渦,那么它就會(huì)擁有速度。 如果前面是一個(gè)瀑布呢?樹葉可能直接就原地起飛了! 利用的就是這種瀑布般的引力場,讓整個(gè)飛船獲得一個(gè)巨大的速度,宇宙是真空的,一般不會(huì)存在什么阻力,只要獲得了速度,就能一直保持下去。 ![]() 曲率引擎的加速器 這就像人們?nèi)ハ绕?,如果皮劃艇連續(xù)經(jīng)過幾個(gè)瀑布,那么它的速度就會(huì)很快,甚至都不用漿劃船,全靠浪。 因此,一些科學(xué)家認(rèn)為,人類可以通過宇宙中的大質(zhì)量天體,讓飛船一次又一次加速,直到超過了光速。 其實(shí),早在上個(gè)世紀(jì),人類就利用木星作為“引力彈弓”為旅行者1號(hào)和2號(hào)加速,讓它們達(dá)到了第三宇宙速度,能夠朝著太陽系的邊界前進(jìn)。 ![]() 旅行者1號(hào) 宇宙中有很多天體比木星還大,它們引發(fā)的引力場遠(yuǎn)超過木星,當(dāng)然最理想的曲率引擎是黑洞、中子星這樣的超級(jí)大質(zhì)量。 那么如果人類終有一天超越光速,能否穿越銀河系呢? ![]() 利用引力彈弓 廣袤的宇宙光從太陽達(dá)到地球需要大約8分鐘,而光到達(dá)冥王星需要5到7個(gè)小時(shí)。 距離我們最近的恒星系是比鄰星,它與我們的距離為大約,光速飛行器需要飛行4年多才能到達(dá)。 模擬超光速的科學(xué)家是通過調(diào)整扭曲因子得到的數(shù)據(jù),當(dāng)扭曲因子為1時(shí),速度是光速,扭曲因子的極限是9.99,速度為光速的2104倍。 當(dāng)時(shí)科學(xué)家們只模擬到了9.9,并沒有到達(dá)所謂的最大值,也就是光速的2083倍。 這個(gè)速度從地球到冥王星只需要10秒鐘,到達(dá)臨近的比鄰星需要18個(gè)小時(shí),就像坐了一趟長途汽車一樣。 ![]() 冥王星距離地球很遠(yuǎn) 但是,即便是這樣的速度,穿越銀河系需要大約96年,因?yàn)?strong>銀河系的直徑在大約20萬光年。 如果想要到達(dá)另一個(gè)銀河星,比如仙女座,則需要上百年的時(shí)間,可能一代人無法完成這趟旅行。 更重要的是,銀河系不是宇宙中最大的星系統(tǒng),它也不過是超星系團(tuán)的一員。 超星系團(tuán)的直徑一般在1到2億光年,即使是光速的2083倍,也必須在里面航行上萬年的時(shí)間。 ![]() 銀河系在超星系團(tuán)的位置 對于星際航行來說,只是提高速度,真的趕不上宇宙的范圍,更何況宇宙還在膨脹。 關(guān)于宇宙膨脹的速度,目前并沒有一個(gè)詳細(xì)的數(shù)據(jù),科學(xué)家們也只能猜測。 如果我們航行在宇宙中的速度比宇宙膨脹的速度小,也許我們永遠(yuǎn)看不見宇宙的邊界,也永遠(yuǎn)到達(dá)不了想去的地方。 那么,就沒有其他能夠穿越宇宙的辦法了嗎? ![]() 宇宙中的星云 蟲洞與空間還是愛因斯坦,他在1930年根據(jù)引力場提出了蟲洞的假設(shè)。 蟲洞就是一個(gè)空間連接另一個(gè)空間的通道,前面說到過天體周圍的空間,會(huì)因?yàn)橐龆a(chǎn)生曲率。 當(dāng)這個(gè)曲率到達(dá)了一定的程度,它就會(huì)和另一個(gè)天體的曲率連接在一起,形成蟲洞。 如果人類能夠找到蟲洞,那么就可以利用它實(shí)現(xiàn)宇宙穿越,航行的速度不一定要超過光速。 此外,一些人還認(rèn)為,蟲洞也許還連接著兩個(gè)不同的時(shí)空,也就是從一個(gè)時(shí)間穿越到另一個(gè)時(shí)間之中。 ![]() 蟲洞示意圖 其中最具有震撼力的說法是,地球上的一些山洞很有可能是蟲洞。 據(jù)說達(dá)芬奇、摩西這樣的人物,都有在山洞中受到啟發(fā)的事情,也許因?yàn)槟骋豢?,這些山洞成為了蟲洞,而與未來產(chǎn)生了對話。 未來的事情對于古人來說無法想象,所以他們愛會(huì)認(rèn)為自己與神靈產(chǎn)生了對話。 除了腦洞大開的蟲洞,還有比較有具有創(chuàng)造力的空間折疊技術(shù)。 簡單來說就是,宇宙雖然不是平整的,但是也可以看作是一張紙。 ![]() 空間折疊 兩個(gè)天體可以看做是兩點(diǎn),兩點(diǎn)之間直線最短,如果將直線對折,那么距離縮短了一半,如果再對折,路程就會(huì)變?yōu)樵瓉淼乃姆种坏摹?/p> 通過這樣不斷折疊下去,將距離縮短到適合飛行的程度。 只要引力足夠大,就可以實(shí)現(xiàn)空間折疊,這一點(diǎn)在黑洞周圍很容易實(shí)現(xiàn)。 有了這項(xiàng)技術(shù),星際航行就可以不用超越光速。 ![]() 當(dāng)人類踏上另一顆星球 但是空間折疊必須要克服一個(gè)問題,那就是在折疊的過程中是否存在別的物質(zhì)。 宇宙中有太多人類未知的暗物質(zhì),它們很有可能成為人類空間折疊技術(shù)的最大阻礙。 無論是超光速航行,還是蟲洞與空間折疊,都僅停留在假設(shè)階段。科學(xué)發(fā)展中離不開假設(shè),許多在過去看來完全不可能的事情,未來也許會(huì)實(shí)現(xiàn)。 ![]() 未來的移民地 人類就是在各種不可能中國走到了可能的這一步。 |
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