如果光速是宇宙极限速度,是否意味着人类将永远被困在银河系?
人类诞生之后,通过不断的努力和发展,逐渐向全球扩散。进入科技时代之后,依靠科技的力量,有了越来越快的交通工具,依靠速度的优势,我们实现了走遍世界的梦想,最后也实现了走出地球的梦想。
因此,我们意味着在这个世界上,速度永远是王者,只要你的速度够快,任何地方都可以到达。而且超快的速度同样可以产生巨大的动能,产生强大的破坏力,陨石之所以威力巨大,就是因为它从太空中坠入地球后,加速度太快,撞击地面产生了巨大的破坏和能量。
虽然我们知道了速度是王者这个道理,但是当爱因斯坦相对论提出之后,对速度提出了一个极限值,那就是光速。爱因斯坦卢相对论告诉我们,宇宙中最快的速度是光速,无论你再怎么牛,再怎么努力,有质量的物体,它的速度只能无限接近光速。
可能在人们的认知里,每秒30万公里的光速,是一个快到无法想象的速度。以这样的速度,太阳光子到达地球只需要8分钟,如果飞船有这样的速度,太阳系的任何地方也可以快速到达。可是当我们放眼整个浩瀚宇宙的时候,我们才发现,光速在宇宙尺度而前根本不算什么,可以说是龟速。
就拿直径达20万光年的银河系来说,如果我们乘坐光速飞船前进,想要走出银河系至少也需要10多万年。而以人类百年左右的寿命,显然这是不可能的。因此,以光速飞行要走出银河系对于人类来说是一个绝望的事情。于是有人产生了一个悲观的想法:如果光速真的是宇宙极限速度,是否意味着人类将永远被困在银河系?
相信很多人都会这么认为,可事实真是如此吗?当然不是,我们先不说宇宙中是否有超越光速的事物,就拿光速来说,人类也是有希望飞出银河系的,这是为什么呢?可能很多人只看到了相对论对速度的限制,却忽视了相对论提出的时间膨胀效应和尺缩效应。
当物体的速度越来越快的时候,物体本身的时间才逐渐变慢,当速度接近光速的时候,物体的时间也无限接近停止,这个时候的的时间会变得非常慢,几乎达到了停止状态。这个时候,时间已经变得没有意义,不重要了。从另一个层面来说,时间在物体的速度不断接近光速的时候,也在加速膨胀,时间线变得无比漫长。
举一个简单的例子,如果我们的飞船要前往距地球100光年的一颗行星,正常情况下以光速飞行需要100年的时间。如果时间保持不变,那么飞船内的人们也是正常经历了100年,可能很多人都会老去死亡。可是光速状态下的飞船时间是停止的,虽然外界过去了100年,可是对于飞船内的人们来说就好像过去了一瞬间。
因此,当光速飞船到达100光年外的星球时,飞船内的人们并没有感觉过去了多长时间,脸上没有留下任何岁月的痕迹。即使飞船的速度只能以无限接近光速的速度航行,那么飞船本身的时间也会变得无比漫,外界过去了100年,而飞船内人们的时间可能只过去了几年甚至更短。
如果是这种情况,那么10多万光年的银河系范围,我们有可能并不需要多长时间就能够走出去,有可能只需要几年的时间。如果是光速飞行,可能只需要几天或者更短。当然这是因为时间膨胀和尺缩效应导致的飞船本身的时间变得无比漫长。而对于外界的人们来说,可能已经过去了几万年,几十万年。
因此,在相对论有一个重要的概念:"光速是绝对的,时空是相对的"。如果我们用足够快的速度跨越空间,那么我们其实也是在迅速地跨越时间。我们能够用1分钟,就跨越外界1万年的时间。虽然银河系的直径有20万光年,但是我们跨越这段距离却不一定要花20万年。只要飞船越接近光速,时间膨胀的系数就会越大。如果速度足够快,那么,我们用一年时间就飞出银河系也是有可能的。
以上这是以光速飞行状态下的可能性,虽然理论上是如此,但是以光速飞行对于人类探索太空来说,还是太慢了。我们不可能派出探索飞船花了20万年时间走出银河系,虽然飞船内的人们没感觉时间有多少流逝,但是对于生存在地球的人们来说,已经过去了20万年。
20万年的时间可能早已让地球物事人非,有可能人类是否还存在还是一个未知数。如果是前往更遥远的星系,用光速飞行飞行了数百万光年的距离,虽然飞船内的人们仍然年轻,但是地球已经数百万年过去了。当飞船再返回地球的时候,可能早已不是熟悉的地球了。所以光速飞行理论上可以让我们走出银河系,前往更遥远的星系,可是在现实中科学家不会去这么做。
因此,我们才说以光速飞行人类是永远也无法走出太阳系的。想要真正实现纵横银河系,走出银河系,还是需要飞船的速度突破光速飞行,那么宇宙中的速度能够超越光速吗?当然可以,虽然爱因斯坦相对论定义了物体的极限速度是光速,可是宇宙中还有一种速度是远远超越光速的,这个速度就是空间膨胀的速度。
宇宙自大爆炸以后一直都在快速膨胀,而且这种膨胀速度超越了光速,尤其是在宇宙大爆炸的初期,宇宙膨胀的速度更是远远超越光速。这是空间的概念,物体的速度被限制在了光速,可是空间的膨胀速度却没有速度的限制,它可以无限升高。
因此,科学家提出了曲速飞行模式,它就是利用飞船前后空间产生的膨胀效应来实现飞船的超光速飞行。这种模式飞船本身是不动的,它能够前进的动力和速度来源于空间膨胀压缩产生的时空流速。这一点类似于地球的冲浪运动,脚下的冲浪板不动,人体随着波浪的运动快速前进。
除了曲速飞行模式,科学家还提出了虫洞穿梭理论,这是连接着宇宙两个不同空间位置的通道,通过它就可以快速从一个星系到达另一个星系,这种速度远远超越光速,是完全超出我们想象的飞行模式。
当然,不管是曲速飞和还是虫洞穿梭,目前还只是科学家的猜测,它们是否真实存在,能否在未来实现,还需要科学家不断的探索和研究。只要人类科技能够一直发展下去,给人类足够的发展下去,相信未来我们会找到更快的速度模式。只要有了速度的优势,银河系不算什么,宇宙也不算不什么,我们能够以速度的优势走遍整个银河系,走遍整个宇宙。我们期待着这一天的到来。
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