假如飞船以一亿倍的光速一直飞行,能飞出宇宙吗?
网络上有很多类似这样的"超光速"假设,但我们都知道,那是不现实的假设,也可以说是没有意义的假设,至于为什么,文章最后我会提到。
有人说这只是假设,先别管能不能实现。那么咱们就来一起假设一下吧。
根据爱因斯坦的广义相对论诠释,我们所在的时空并非平坦的,而是弯曲的,任何有质量的物体都可以压缩扭曲时空,尤其是大质量天体,扭曲得更明显。
即使飞船看起来朝着一个方向飞行,实际上也只是沿着弯曲的时空在飞行,并不是直线,而是"测地线"。看起来像直线,只是我们的错觉而已。
这就像我们在地面上行走一样,你感觉自己走的是直线,但真的是直线吗?显然并不是,你实际上你沿着地面做曲线运动,只是地球太大了,我们无法感觉到而已。如果你行走的时间足够长,最后可能会回到原点(理论上分析)。
当然,我们并不知道宇宙到底是什么形状的,宇宙到底是不是封闭的?我们不得而知。如果地球像地球那样是个封闭的球形,无论速度多快,都不可能飞出宇宙,最终会回到你出发的原点。
而如果宇宙是开放的,意味着宇宙是没有边界的,当然也不可能飞出宇宙。
同时,宇宙的定义就是时空的总和,也就不存在所谓的"宇宙外面"了,如果存在,说明还是空间,仍旧属于宇宙本身。
宇宙是没有中心,没有边界的。反过来也可以这样理解:宇宙每个地方都是边界,都是中心。
该如何理解上面这段话?
我们都知道,可观测宇宙的直径大约930亿光年,这个数据是如何计算出来的?过程有点复杂,但有一个基本前提,那就是:以地球为中心测量出来的。
但地球是宇宙的中心吗?并不是。所以说,如果我们在火星上(或其他任何星球)上测量可观测宇宙的大小,同样会得到930亿光年。
这说明了什么?宇宙处处都是中心,也可以说宇宙没有中心,没有边界。
现代科学研究表明,我们的宇宙具有各向同性,简单说就是"在宇宙中任何地方观察,看到的基本都差不多"。当然也有可能科学家观察大范围太小了,只看到了各向同性。那是另一回事情了。
最后解释一下为何"超光速飞行"是没有意义的。
很简单,狭义相对论早已告诉我们一切,任何具有静质量的物体的速度都不可能达到光速,更不可能超光速飞行了。起码在现有物理体系下,超光速飞行是不现实的。
有人可能会说,人类科技水平还很低下,说不定将来某天人类科技足够发达了,我们就能轻松超光速飞行了。
这种观点就属于纯想象了,我们需要立足于现实的物理学体系,否则就是空谈了。
实际上,想要到达甚至飞越宇宙边界(假设存在),根本用不到一亿光速飞行,只要足够接近光速就可以做到了。
根据狭义相对论中的时间膨胀和尺缩效应,无限接近光速飞行时,你可以瞬间到达任何浩瀚距离(时间膨胀),再远的距离在你眼里也是近在咫尺(尺缩效应)。
所以说,与不现实的超光速相比,无限接近光速在未来还是有可能实现的,起码理论上可以做到,并不违反大自然法则。
当然,实际上也很难实现,因为无限接近光速飞行意味着需要无限多的能量,可能整个宇宙的能量都不够。
所以,可以预见的是,未来人类要想征服宇宙,基本上不会选择无限接近光速的方式,只能通过"间接"的方式,比如说传说中的"曲速引擎"还有"虫洞"!
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