光是宇宙速度的極限嗎?穿越銀河系就要10萬年,如何實現超光速?

宇宙天文館 2024-05-04 15:52:05

光速,299792458 m/s,是宇宙的極限速度,你可能對這一連串的數字沒什麽概念,但對比來看看就知道了。

極限速度

人類最快的跑步速度是運動員博爾特創下的,他在2009年8月16日田徑世界錦標賽100米決賽中,跑出了9秒58的成績,他的速度是10米/秒,這是目前人類運動速度的極限,但在一些自然界的動物面前,這個速度不值一提。

目前世界上速度最快的動物叫遊隼,它飛起來能達到390公裏/小時,換算一下,一秒鍾可以飛行108米,這速度已經超過了我國的高鐵複興號。

遊隼

當然,比遊隼快的人造物還有,這是X-43a,是NASA研制的無人超音速飛機,它的極限速度是11785公裏/小時,也就是3273米/秒,完全超過了音速,甚至比音速還有高將近10倍。

目前,飛得最快的人造物是有史以來最接近太陽的帕克探測器,因爲太陽的巨大引力,它的最高速度將達到200千米/秒,按照這個速度,從北京到上海只需要5秒鍾。

這些極限速度在我們看來已經很不可思議了,但光速才是目前所發現的自然界物體運動的最大速度,大約30萬公裏/秒。是最快的人造物——帕克探測器的2752倍。以光的速度,一秒鍾可以繞地球7圈。

帕克探測器

宇宙尺度下的光速

但放到宇宙的尺度來看,光速還夠看嗎?

月球距離地球,大概有384000公裏,而無線電信號也是以光速傳播過去的,也就是說,之前在月球上收集月壤的嫦娥五號也要在地球發出指令的1.3秒後才能收到信號,而它也要花1.3秒的時間將月球上的數據傳輸回去,一來一回就花掉了2.6秒的時間。

幾秒鍾的時間還可以忽略不計,我們再來看看其他探測器的情況,已經完成任務的卡西尼號在探索土星時,飛到距離地球最遠的地方,需要花3個多小時才能傳回數據。

土星

而現在距離地球最遠的探測器,旅行者1號,已經飛到了225億公裏外,它的信號需要在太空中穿行20個小時,才能被地球接收到。

我們再跳出太陽系,看看更大範圍的銀河系。銀河系銀盤的直徑大概是10萬光年,也就是說,光要穿越整個銀河系,就需要10萬年的時間,而以目前我們人類能觀測到的可見宇宙來看,銀河系就像一粒沙子淹沒在廣袤的沙漠中一樣,完全可以忽略不計。

可觀測宇宙的直徑大概是930億光年,光,需要花930億年才能穿越完整個可觀測宇宙。

可觀測宇宙

按照光速,我們飛不出銀河系,更別提更廣闊的可觀測宇宙了。

光速能夠突破嗎

那麽,人類有一天能突破光速的限制嗎?

在愛因斯坦的相對論中,光速是宇宙的極限速度,在我們現代人眼中,光速不變也是亘古規律,歐洲核子研究中心也做過實驗,他們將粒子加速到了光速的99.9999%,再往上,就做不到了,這證實了對于物質體來說,光速確實是極限。

但宇宙中確實存在一些超光速現象,比如說宇宙的膨脹,1926年,天文學家哈勃發現了幾乎所有的星系都在發生紅移,也就是說,正在遠離我們,而且離我們越遠的星系,逃離的速度就越快,這證實了宇宙正在膨脹的事實,而且這個膨脹的速度是超越光速的,這是怎麽得來的結論呢?

膨脹的宇宙

還是回頭看整個可觀測宇宙的範圍,是930億光年,而我們都知道宇宙大爆炸開始于138億年前,假設宇宙中的第一束光隨著宇宙大爆炸而産生,而且它在後面的傳播過程中沒有受到太大的影響,那麽傳播到現在應該是走過138億光年的路程。

按照這種情形,我們現在的可觀測宇宙的直徑應該是276億光年,但我們現在能夠觀測到的宇宙直徑是930億光年,遠遠超過光走過的路程,由此可見,宇宙的膨脹速度遠超光速,也就是說,宇宙空間不受規則的限制,它是可以實現超光速。

所以是不是可以打造出一艘超級飛船,扭曲周圍的宇宙空間,讓飛船前面的空間被壓縮,後面的空間被拉長,讓空間膨脹進而實現超光速飛行呢?這就是傳說中的具有曲速引擎的宇宙飛船。

當然,曲速引擎的設置只出現在科幻作品中,我們目前沒有資源和技術去發明。但宇宙空間正在超光速膨脹是個確定的事實,很多研究指出,這個現象和宇宙間的暗能量脫不了幹系。

但對于暗能量,我們了解得太少了,前面提到的歐洲核子研究中心就使用地球上最大型的強子對撞機做粒子對撞,在研究暗能量,這些科學家甚至是想扭曲時間和空間,打造出一個人造黑洞出來,當然,目前這些科學家的進度條可能只走到了0.00001%。

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