宇宙中光速是最快的?科學家:在這幾個速度面前慢如蝸牛

星空承載夢想 2024-04-29 09:29:25
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速度是探索世界的最快途徑,人類作爲地球上最有智慧的生命,從誕生以後就開始不斷的研究和探索世界的奧秘,經過幾千年的科技發展,現在人類已經能夠走出地球探索宇宙,這說明人類科技發展的速度是非常快的,當人類走出地球看到宇宙之後,人類的好奇心被宇宙的浩瀚所吸引,人類想要知道宇宙到底有多大?在宇宙中是不是還存在外星生命?帶著這些疑問,人類走上了探索宇宙的道路,根據科學家的研究我們能夠知道,目前宇宙中最快的飛行速度是光速,光速大約是每秒30萬千米,對于人類來說,這個速度已經超出了我們的想象,它相當于一秒鍾能夠繞地球七圈半,看到這裏,相信很多人都會産生一個疑問,就是光速如此之快,人類是如何計算出來的?

據曆史記載,恩培多克勒是第一個認爲光速有限的人,他相信光是一種運動的東西,所以需要時間,在1638年的時候,著名科學家伽利略提出了一項他曾經做過的實驗,伽利略一行4人,分成兩組,分別登上兩座相隔甚遠的山峰,每組各自攜帶一個光源——煤油燈,他對煤油燈做了一個簡單的改進,就是在煤油燈的一面加了一個滑蓋,這樣關閉滑蓋,燈光就會被擋住,如果把滑蓋拉起,燈光就會照射出來,通過快速的拉動滑蓋,就能夠讓煤油燈一亮一滅,在這個實驗中,除了兩盞煤油燈之外,還需要兩只一模一樣的鍾擺計時裝置,以及記錄數據的紙筆,他打算利用兩邊記錄燈光開啓關閉時間的方法來測算光的速度。不過這種方式計算出來的光速很明顯是不准的。

因爲人的反應時間大概是240ms左右,最終這個實驗並沒有計算出光速來,後來到了1676年的時候,奧勒.羅默首次對光速進行了測定,他利用木衛一的軌道陰影交替的時間,計算出了木衛一的軌道周期時間是42小時25分16秒,一般來說,天體的運動軌迹是不會變的,所以他認爲,木衛一應該是每隔42小時25分16秒就會被木星遮住。這位科學家經過多年的研究發現,地球距離木星最遠的時候,木衛一出現的時間要比地球距離木星最近的時候多22分鍾,他認爲,這22分鍾就是光子從地球到木星所用的時間,利用這個辦法,他計算出了光速大約是每秒21萬千米,雖然這個光速的數值和現在的數值有很大的差別,但是在那個年代能夠計算出光速來,已經非常不容易了。

後來在1728年,科學家詹姆斯.布雷德利用光行差計算出光速大約是每秒29.8萬千米,這個數值和現在的數值幾乎差不多,目前人類的飛行速度和光速相比差的很多,人類的飛行速度連光速的百分之一都達不到,目前科學家也在積極的研究提升飛船速度的方式,如果人類的飛行速度能夠達到光速,那麽人類飛出太陽系就容易多了。雖然光速對于人類來說很快,但是在浩瀚的宇宙中,光速也顯得非常慢,根據科學家的研究發現,在宇宙中存在很多超光速運動,光速在它們面前顯得和蝸牛一樣慢,下面我們就一起來看看宇宙中的超光速運動。

第一種超光速現象——宇宙暴漲的速度

根據科學家的研究得出,我們的宇宙誕生于138億年前,當時有一顆奇點發生了爆炸,奇點是一個質量無限大、能量無限大、熱量無限大、密度無限大、體積無限小的點,這個點爆炸以後,我們的宇宙開始快速的膨脹,科學家經過計算得出,在宇宙大爆炸初期,宇宙膨脹的速度非常快,從普朗克時間開始計算,也就是大約10^-41次方秒開始,宇宙開始暴漲,當時的宇宙中沒有任何粒子,只有純粹的能量,這種能量導致宇宙以指數級膨脹,在大約10^-36次方秒,暴漲結束,這個過程有多快呢?目前科學家還無法計算出來,不過在宇宙誕生一秒鍾後,宇宙的大小就已經有一光年了,光年是一個距離單位,一光年相當于光速飛行一年的距離,可想而知我們的宇宙膨脹有多快。

即便是現在,我們的宇宙依然在不斷的膨脹當中,而且膨脹的速度也非常快,在1929年的時候,天文學家哈勃發現,銀河系以外的大多數星系都在遠離我們而去,距離越遠,離開的速度越大,這個現象,我們把它叫做紅移。因此哈勃就提出了一個大膽的想象,宇宙正在膨脹,並且宇宙是有年齡的,1948年,伽莫夫提出了宇宙大爆炸理論,得出了宇宙大爆炸的時間發生在138億年前。科學家經過星系團退行速度推算出宇宙的膨脹速度大約是每秒70萬公裏,這個速度相當于光速的2倍多,到現在爲止,宇宙膨脹的速度還在加快,科學家認爲,宇宙膨脹可能和暗物質和暗能量有關系。

第二種超光速現象——曲速引擎

在一部科幻電影《星際迷航》中,最爲神奇的就是裏面的飛船,能夠進行超光速飛行,這種技術被稱爲是曲速引擎,按照我們目前對科學的理解,想要達到光速是非常困難的,按照目前的理論,當物體速度越快時,物體自身的質量就會隨著速度的加快而變得越重,加速中如果質量越大,需要的能量就會越大,但是飛行器所攜帶的動力燃料加速中沒辦法增加,並且動力也不可能無限增大,而曲速引擎能夠實現超光速飛行,曲速引擎是一種通過壓縮時空中航行的技術,其原理就是在運動物體周圍利用反物質驅動的曲速引擎制造一個人工的曲力場,在飛船前方的空間迅速彎曲縮小,後方的空間迅速彎曲擴大,就像是在後面吹著氣球將飛船往前擠。

而飛船則是在這個制造出來的時空氣球中以亞光速向前推進,飛船雖然沒有超過光速,但是由于時空被壓縮了,就成爲了一種跨越式移動,最終實現比實際飛行速度快幾倍的速度,而曲速就是衡量在這個時空泡裏面運動物體相對于外部時空的速度,曲速引擎的基本理論依據就是廣義相對論,是愛因斯坦在1915年提出的一種描述時空和引力的理論。根據廣義相對論,時空是一個動態的、可彎曲的結構,它會受到物質和能量的影響而發生變形,同時也會影響物質和能量的運動。在1994年,墨西哥物理學家阿庫別瑞在愛因斯坦場方程的基礎上,首次提出了一種類似于《星際迷航》中的曲速引擎的時空模型。

科學家認爲,我們能夠在飛船外部建造一個巨大的圓環,這個圓環具有一個特殊的功能,它能夠使飛船外部的時空扭曲,並且圍繞飛船形成一個曲速泡,然後飛船後面的空間擴張,前面的空間收縮,而飛船本身處在一個沒有彎曲的平坦的曲速泡中,也就是說只有曲速泡外部的時空發生了扭曲,飛船所在的時空是平坦的,所以人在飛船裏面也不會感受到加速度,更重要的是,飛船相對于曲速泡並沒有移動,在這種情況下,並不違反愛因斯坦的相對論,因爲空間可以任意移動,科學家認爲,空間不可能被無限扭曲,所以當空間被扭曲到9.99 的時候,就是曲速飛行的極限。

這個速度是光速的2140倍,我們可以計算一下,這麽快的速度在宇宙中遨遊是一種什麽樣的體驗,在一倍光速下,我們從地球前往冥王星需要5個小時,這個速度已經非常快了,但是想要實現曲速引擎並不是一件容易的事情,飛船需要有足夠的動力,這樣才能夠將時空扭曲,目前人類的曲速引擎技術還處于理論階段,想要徹底的實現這項技術人類還需要繼續努力才行,未來隨著人類科技的發展,人類一定能夠實現曲速引擎技術。

第三種超光速現象——蟲洞穿梭的速度

可能很多人都聽說過蟲洞,蟲洞是愛因斯坦廣義相對論的一個預測結果,它是一種連接時空不同區域的曲率通道,一般來說,蟲洞就像是一條隧道,能夠將兩個遠離的地方或不同的地方連接在一起,在蟲洞的一端我們能夠進入,穿越蟲洞,然後從另一端出來,這樣的蟲洞被稱爲是時空之門,因爲它提供了跨越時空的方法,目前來說,蟲洞還是一個假想的宇宙現象,最早是由愛因斯坦和羅森共同提出的,所以蟲洞也被稱爲是愛因斯坦羅森橋,蟲洞的理論和黑洞、白洞是分不開的,這是基于黑洞存在的基礎上想象出來的,並且大量出現在科幻劇和科幻小說中,蟲洞能夠被理解爲時空裂縫,在愛因斯坦的想象當中,蟲洞應該是一頭連接著黑洞,另一頭連接著白洞。

只要我們能夠進入黑洞,那麽我們就能夠從白洞出來,蟲洞是黑洞扭曲時空之後産生的,所以在理論當中,蟲洞不會單獨出現,只有在黑洞活躍狀態的時候它才會出現,由于其目的地和時間都是未知的,所以科學家也不知道蟲洞的另一端連接著哪裏,目前科學家已經在宇宙中發現了黑洞,最早提出黑洞的科學家是約翰.米歇爾,他認爲,如果一顆天體擁有和太陽一樣的質量,而這個天體的直徑只有3000米,那麽這個天體的表面引力一定非常巨大,後來在1796年,法國科學家拉普拉斯曾經預言:如果一顆天體的質量是太陽質量的250倍。而直徑和地球類似,那麽這個天體表面的引力會非常大,連光都無法逃離它的引力,在1783年的時候,英國天文愛好者給科學家卡爾迪許寫了一封信,信中他認爲宇宙中存在一種質量非常大的天體,連光都會被它吞噬,當時他把這種天體稱爲是暗星。

在1916年的時候,愛因斯坦利用公式計算出了黑洞,之後德國物理學家卡爾史瓦西給了黑洞一個精確的解釋,他認爲當大量的物質集中在一點的時候,就會使周圍産生視界,一旦進入這個視界,任何物體都會被吸進去,這個神秘的天體就是黑洞,雖然黑洞已經被科學家證實,但是白洞現在科學家還沒有發現,科學家認爲,蟲洞可能是由負質量産生的,一旦蟲洞形成,就需要負物質來保持穩定,我們從未探測到負物質,甚至不知道它長什麽樣,但是我們可以把它代入方程中,目前科學家也在積極的尋找宇宙中的蟲洞,未來隨著人類科技的發展,或許能夠找到蟲洞。

第四種超光速現象——量子糾纏

所謂量子糾纏指的是兩個或者多個粒子以一種特殊的方式相互連接,使得一個粒子的量子狀態會立即影響另一個粒子的狀態,並且它們無論相隔多遠,這種現象被稱爲是非定域性現象,也就是糾纏粒子之間的相互作用不受它們之間距離的影響,比如說我們將兩個配對好的粒子,一個放在地球上,另一個放在火星上面,只要我們影響地球上的粒子,那麽火星上面的粒子也會受到影響,而這個影響的速度是瞬間完成的,這個速度已經完全超過了光速,其實量子糾纏速度常常被人認爲是信息以超光速的速度傳播,事實上量子糾纏速度並沒有攜帶任何信息。在宇宙中可能還存在其它的超光速現象,只不過人類現在還沒有發現它們而已,未來隨著人類的發展,或許人類能夠發現更多的超光速現象,對此,大家有什麽想說的嗎?

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评论列表
  • 2024-04-30 13:09

    第四種做夢:一眨眼繞宇宙邊界18圈,第五種胡說八道,信口開河,沒有底線。

  • 2024-04-30 15:32

    速度最快是磚家腦,又叫不經大腦,擡頭瞬間就看到太陽,吹什麽光速

星空承載夢想

簡介:本人愛好天文,擅長寫科學領域的文章