许多科学家认为，这个宇宙应该是一个生机勃勃的宇宙， 生命在宜居行星上自然出现的几率接近100% ，虽然现实上我们从来没有找到任何地外生命的踪迹。科学家们认为，宇宙的 范围太过广泛 ，人类其实就像地球上的一窝蚂蚁。 在地球各处都会有蚂蚁，但是蚂蚁的探索能力有限，用尽全部资源也只能探索到距离蚂蚁窝五十米远的范围，两个蚂蚁窝之间的间隔往往有上千公里，这意味着两个蚂蚁窝注定 无法遇见 。 所以即便宇宙中存在生命，对人类而言也是不可能找到的。宇宙间的距离实在太广泛了，我们 目前还没有研究出可以在去往更遥远空间的技术 ，甚至目前我们的物理理论基础也并不支持人类进行远距离的星级航行。 关于星际航行的限制，很多人首先会想到的就是 光速的限制 ，但是宇宙除了光速以外 还有另一个速度限制 ，这个限制却是大多数人都意想不到的，或许这才是人类面临着的 真正障碍 ？ GZK极限 其实如果能够达到接近光速的程度，当然不可能没有任何意义，即便人类无法探索几千几万光年外的空间，但我们依旧可以自由地在太阳系周边翱翔。宇宙中到处都是物质和资源，但是这些资源因为 距离太过遥远 而根本 无法带回 。 如果人类能够达到接近光速的程度，那么我们将可以在宇宙中将生命传播得更远，就算无法一次去太远，但是周边一百光年内的星球都是可以探索的，科学家们在寻找适宜生命居住的＂ 超级地球＂ 时，就曾 在十几光年的距离内找到过宜居星球 。 人类制造的飞船现在的最快速度大概是17公里每秒，是光速的一万六千分之一，前往十光年外的地方，将会需要整整十数万年。所以即便是 十光年 ，对于现在的人类而言，也是暂时 不可能达到的距离 。 所以光速虽然相对于宇宙的尺度来说很慢，但对于现在的我们来说依旧很快，但是达到光速之前，我们人类需要面对许许多多的限制。 这其中有一个是达到物质在太空中穿梭时不得不面对的限制—— Greisen-Zatsepin-Kuzmin 极限，简称GZK极限 。 GZK极限也叫GZK拦截，指的是遥远的宇宙空间外射线具有的理论上限值。这个限制用大白话讲，就是在 宇宙中高速运行的飞船有可能会＂撞车＂ 。 一般情况下飞船其实是没有撞车条件的，因为 宇宙中的物质太过分散了 ，因为太空就是一个无限接近真空的环境。 比如已经在太空中飞行了43年的 旅行者一号 ，甚至已经脱离太阳系日球层，去到星际空间中了，这个飞船依旧可以 平稳飞行 ，没有因为被天体撞击的事情发生意外。 这其中旅行者一号仰仗的就是太空的空旷， 大个的天体微粒会被它检测到 ，它就能提前 调整方向 ，而小于100微米的颗粒则完全不需要在乎，因为它的速度实在是太慢了。 这里说得慢，是相对于宇宙的慢，实际上旅行者一号就是上文所说能达到每秒17公里的最快飞行器，但是在这个 正常的速度下 ， 宇宙微粒不会对飞船造成任何破坏 。但是当 接近光速 ，甚至仅仅达到1%光速的飞船在宇宙中航行的时候，就 必须要注意宇宙中的微小颗粒 了。 即便是宇宙太空，也不可能存在完全真空的情况。在恒星周边一边都会有许多被引力吸引过来的行星和陨石，这些都是肉眼能见的物质一般情况下我们都可以做到完全避让。 但是宇宙中更多的是肉眼无法看见的物质，比如地球上的氢气和氦气就会因为地球的引力不够而慢慢漂浮到大气层的顶端，并且逃逸出去，也就是说说宇宙中首先是一定会漂浮着很多这样的 微小元素 。 这些氢气与氦气虽然只是气体，但依旧属于物质。构成这些物质的原子都是拥有一定质量的，如果是旅行者一号这种＂缓慢＂的飞行器撞到，结果肯定是无事发生。 但是如果让接近光速的飞船撞击到这些气体，那么久就会产生GZK拦截现象，这些 微小的原子会与飞船表面发生强烈的撞击效果 。 如果仅仅是宇宙尘埃会撞上飞船，那其实也不算什么大问题，因为宇宙尘埃在太空中依旧是十分稀少的存在。但是只有一点点质量的亚原子粒子，也会在飞船接近光速时被撞上。 而在太空中，亚原子粒子是充斥着整个空间的，这些粒子一般都是被宇宙中的高能射线撞击原子，导致分离成电子、质子等微粒。根据科学家的计算， 平均每一平方米就会有大约1个亚原子粒子 。 简单来说，太空中有一张 密不透风的网 ，任何接近光速的物质都会在撞击到这个网之后 被破坏或者减速 ，这就是所谓的GZK极限。 光速对人类的限制 除了GZK极限，其实 光速本身对人类也有十分残酷的限制 ，光速是世界上最为神奇的一个参数之一，它代表着物质能达到最高速度的极限。一般物体的速度会随着参照系的改变而发生改变，但是光的速度却永远不会改变，无论如何观测，在真空之中的光速的都是约等于 三十万公里每秒 。 光速使人变重 根据爱因斯坦的相对论，光速是空间中的最快速度上限，有些空间因为质量太大，被引力所扭曲，所以 在这种被扭曲的空间中，光速会变得更慢一些 。 而最重要的是，任何物质都无法达到100%光速，只有没有质量的光子才能达到光速，即便是质量非常小的亚原子粒子，也 永远无法达到光速 。 而且任何运动中的物体，都会随着速度的增加而增加质量，根据爱因斯坦的质能方程式，当物质获得巨大的能量被加速到接近光速时，那么这个物体的质量将会变得非常的大。 简单来说，一个 无限接近光速运动的针 ，它的 质量会比黑洞还要大 ，届时它将会变成一个新的黑洞，周围的物质包括光，都会被其吸进去。 所以即便人类的飞船能够接近光速，在加速过程中，不断增加的质量也很有可能将飞船压塌。届时 飞船可能就变成一个新的黑洞，届时飞船里的人都将不复存在 。 光速使人变慢 物体接近光速时，质量变大后还会造成另外一个影响。在爱因斯坦的相对论中，时间与空间是一体的，因此当质量变大后，周围的空间会被物质的强大质量 压到扭曲变形 。 扭曲的空间会让物体周围的时间流速也发生变化，总的来说，空间扭曲的程度越大，时间的流速就会越慢。而 空间扭曲的程度又是取决于物体的质量，质量却是来源于不断加速的能量 。 所以所有物体都会出现，越接近光速，它的时间流动速度就会越慢。如果一艘无限接近光速的飞船从地球出发，前往一千光年外的星球，那么在地球上的人将会看到一艘飞船以极快的速度出发，地球上经历了一千年，飞船终于到达了。 但是在飞船上的宇航员却会看到完全不同的场景，从他的视角上看，由于他是以接近光速的速度离开地球，所以在飞船运转时他是 无法继续看到地球变化 的，因为图像的传播速度也不过是光速，只能刚刚好追上他，也就是在他眼中的地区画面将会 几乎静止 。 即便飞船是以光的速度飞行了一千年，但是对于飞船和宇航员来说，很可能是 一眨眼的事情 ，当他到达目的地的时候，回头望去，虽然 实际上已经过去了一千年了 ，但他看到的地球还会是刚离开时的模样。 所以说，在光速运行时，宇航员的时间可以说是相对静止的，这对于人类而言，算是一个好消息，因为这意味着宇航员将 有可能去往更加遥远的星空 。 光速并没有像想象中快 在目前人类的物理理论中光速已经是宇宙间速度的极限，但是 光的速度还是太慢了 ，就像上文所说的一样，前往一千光年以外的星球，就必须要一千年，虽然对于宇航员来说这个时间的流速会变慢，但是对于全人类来说，一千年的时间真的是太长了。 人类现代文明到现在也才数百年，并没有一千年的时间用来等待一个无法预知的结果。而且，距离限制的不仅仅是交通，还有通讯，两个星球之间的信息传输必须要一千年， 以人类百年的寿命，无法支撑这么长时间的探索 。 简单来说，除非全人类移居星球，不然人类就算能达到光速，也无法从遥远星球中有效获得资源和信息。 最为恐怖的是，相对于宇宙的尺度，一千光年的距离可能连一粒沙都算不上，即便我们达到了光速，最终也不过想开头所描绘的蚂蚁一样，用尽全力也只能够探索周边的五十米地，而这个世界的周长却能达到万公里。 其实50米与4万公里相比较，远不如一千光年与宇宙的尺度比较来得夸张。现在人类可观测宇宙直径有 930亿光年 。 更为可怕的是，即便人类有能力探索一千光年甚至一万光年的星际空间，但是在这么小的范围中， 找到适合人类居住或者拥有资源的星球却是十分困难 ，甚至可能没有这种星球。 如何超越光速探索宇宙？ 目前人类几乎无法看到使用光速探索宇宙的希望，不仅仅光速本身就难以到达，光速对于探索宇宙实在有限。 在科学家们的设想中， 借助虫洞也许可以实现超光速行驶 ，可以在一瞬间从宇宙的一处到达另一处，这种方式甚至有可能做到超越光速的效果。 除此以外，还有很多科幻小说都十分热衷于讨论 曲率引起的加速 ，这种加速方式主要是依靠将飞船前后的空间进行扭曲，达到飞船向前移动的效果。换成生活中能够理解的情况，应该就是 将飞船前面的路面挖一个向下的斜坡 ，那么飞船就不需要任何动力也会 往下掉 ，这种方式同样可以达到超越光速的效果。 这并不会违背相对论，因为即便看起来飞船好像超越光速了，但那时空间扭曲的效果，实际上 飞船相对于它的空间是静止不动的 。 结语 光速与GZK极限对于太空探索来说的确是一个极大的挑战，如果人类没能克服挑战，那么我们将在会 被困在地球上，与地球同生共死 。研究显示，地球很快可能会 在几十亿年后被膨胀成红巨星的太阳所吞没 ，那一天也将是包括人类早内的所有地球生命的末日。 因此我们要努力想办法在太空中探索，找到属于人类的后路，这样人类才能在宇宙中繁衍生息，将文明长久延续下去。