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TUhjnbcbe - 2024/6/20 11:36:00
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比光速旅行更快的太空探索是什么呢?人类可以随心所欲的探索太空吗?又能实现超光速旅行吗?虽然在我们人类的尺度上,光速快到我们无法想象,但其实在宇宙的尺度上,这光速完全就是龟速,如果人类拥有光速飞船,到月球需要一秒钟,到火星需要三分钟,到太阳需要八分钟,冲出太阳系需要一年,冲出银河系需要10万年,而想要去我们的好邻居仙女座星系那,则需要万年,看样子人类想要进军星辰大海,简直就是白日做梦了,那么以人类目前的水平,在未来是否能够达到这种“龟速”呢?对于这个话题感兴趣的朋友不妨长按点赞,精彩故事马上开始。

也许爱因斯坦那所谓的速度极限并不是牢不可破的,根据最新的研究表明,人类不仅可以以光速进行旅行,甚至可以以更快的速度旅行,探索宇宙的钥匙即将出现,而这个钥匙最可能的方案之一,那就是《星际迷航》中出现的曲速引擎飞船,所谓曲速引擎,其实就是在飞船四周制造时空曲率场,飞船前方空间收缩,飞船后方空间膨胀,从而“推动”飞船航行的一种技术,在这个技术下,飞船是被裹在一个时空泡中,也就是说飞船并不运动,运动的也只是时间,如果人类能找到弯曲的方法或者扭曲时空,那么人类就可以在一眨眼的时间里在宇宙中穿梭。

只不过曲速引擎一直是科幻小说电影中的产物,光是宇宙中速度最快的东西,然而这一真理在古代并不总是为人所知。许多科学家认为光速是无限的,可以瞬间穿越任何距离,意大利物理学家伽利略是第一批试图测量光速的人之一。在17世纪早期,他设计了一个非常简陋的实验,让两个拿着灯笼的人站在已知的距离之外,一个人打开他的灯笼,另一个人一看到光也打开他的灯笼。伽利略试图记录灯笼信号之间的时间,虽然想法很清新脱俗,但这个实验最终没有成功,毕竟之间牵扯到了距离。

在年左右,丹麦天文学家奥拉·罗马,成为第一个证明光以有限速度传播的人,他在研究了木星卫星的时候,偶然发现了一个小秘密,当地球离木星较近时,月食发生得比预计的要早,而当地球离木星远的时候,月食发生得要晚。于是罗马就做出了大胆的假设,这是光以有限速度运动的结果。当木星离地球较远时,光要花更长的时间才能体现出来。

直到两百多年后的20世纪20年代,德国物理学家阿尔伯特·迈克尔逊用他的八面转镜装置,第一次对光速进行了精确计算,年,国际度量衡委员会将真空中的光速设定,为我们今天使用的每秒.米,虽然在宇宙尺度它是龟速,但要是有这个速度,那我们可以在一秒钟内绕赤道7.5圈,当然了这也仅仅只是发现光速,离光速旅行之间还是有很长一段距离的,人类将不得不等待几个世纪才能等到光速旅行的到来。

假设我们已经掌握了这项技术,那光速旅行会是什么感觉呢?,首先会你感到的是移动得非常快,但这可能是唯一的好处了,因为速度快了任何东西都会被甩在身后,甚至就连光也无法捕捉到你,光最可能会在你身后变暗,而前方就像是一个深空怪物正在接近你一般,你两侧的光可能会在许多彩色带中飞驰而过,这可能就像在路上快速行驶时,前面的树木慢慢到达,然后嗖的一下在一片模糊中过去,预计这种现象在光速下会被无限放大,比正常情况下扩大不知道多少倍,这时就会感到更加明亮和强烈,这时你会看到一个遥远的行星比正常情况下旋转的要更快,当你靠近它反射的光时,你的视野就会慢慢变窄,这种情况职业赛车手应该深有体会。

但这并不是全部,因为光速还会影响你的身体,正如爱因斯坦狭义相对论中的质能方程E=mc^2这个方程是无法逃避的,所以当你走得更快时,你自身的质量会有所增加这是因为原子充满了能量,也就是说当你越来越快时,你就会变得越来越大,只不过你的肌肉可能不再强大到足以支撑你增加的质量,所以你会因为质量的增加而瘫倒在地上。

当然如果是开飞船的话,同样也会受到影响,因为飞船是由不同的金属制成的,如果船增加质量,那船的部件也会以不同的速度增长,每个原子有不同的质量,所以将以不同的速度膨胀,如果是这种情况出现,那你的飞船在光速下可能会解体,与此同时还有一个特殊的情况,那就是时间膨胀,速度越快的话时间也就越慢,这就是为什么在轨道上呆了六个月后,返回国际空间站的宇航员穿越了0.秒进入了未来,当然了从理论上他们是穿越了0.秒,但其实他们没有穿越时空,只是相对于地球上的每个人衰老得更慢了。

我们以半人马座阿尔法星为例,假设我们也可以瞬间加速到99.9光速,同时减速飞船不会解体我们也不会死亡,半人马座阿尔法星距离地球4.5光年,但为了方便计算设它为4,

以地球时间计算,如果在99.9光速下旅行4年的话,我们只需要经过大约十四天,这时地球上的每个人都会变老4年,但我们只会变老两个星期。

对于时间膨胀这种特殊情况,我们可以用两种方式来思考,一是船上的时间比正常时间慢倍,二是旅行的距离比空间时间短倍。从这个距离来看的话,似乎从飞船上根本无法和地球联系,因为信号没有强大到可以穿越几光年,那假设它足够强大到可以被地球收到的话,这个信息将需要四个地球时间年才能回到地球,而地球的信息在传给我们又需要四年,显然这是一次无用的沟通,而这个时候我们再返回地球的话,那我们将已经消失了13个地球年,而我我们仅仅只过了45天。

尽管这是个可怕的比例,但光速是我们可以探索恒星唯一的方法,如果我们想发送宇航员或探测器,就完全需要考虑怎么抵消负面影响,用人造物来代替人类,无疑是个好办法,最快的人造物体是什么?子弹可以达到每小时公里,是音速的三倍多。最快的飞机是美国的x-43无人机,最高时速可以达到每小时1.15万公里,也就是说环球旅行仅需要3小时,但这个速度仅仅只是光速的0.%,而最快的人造物体那就是宇宙飞船了,最快的宇宙飞船是帕克太阳探测器,在年从地球发射后掠过太阳灼热的大气层,并利用太阳的引力达到每小时公里这个速度不可思议吧,但它只有光速的0.05%。

那我们如何才能达到光速旅行呢?科幻电影中有许多宇宙飞船以光速或更快的速度穿越太空的例子有很多,但这些也只是作者的脑洞,而一位物理学家写的一篇论文提出了一种理论,证明超光速旅行是可行的,奔赴星辰大海在未来是可能的,但这只有在宇宙飞船的速度超过光速的情况下才会发生,只不过这个理论是建立在在超出物质正常解释之上,就是说所需要的粒子和物质状态都必须具有不寻常的物理属性,只不过这种物质即无法找到,也不能进行批量制造。

论文中描述了一个允许超高速旅行的计划,通过创造一系列研究人员称之为孤立子的东西

为强大的推进系统提供基础动力。孤立子是一种紧凑的波,在移动时保持其速度不变,能量损失很小,基本可以忽略不计,根据各种公式,这种方法在理论上是可以允许以任何速度旅行的。其实这个方法使用的正是空间和时间对应的结构,也就是曲速引擎,这种曲速驱动技术可以用来大幅缩短旅行时间,使未来前往遥远的太空成为可能,使用传统的火箭燃料,

大约需要到年才能到达比邻星,而使用核推进技术则需要大约年,而利用曲速引擎的光速旅行的话,仅仅只需要四年零三个月。

只不过要使这种方法成为现实,还需要做大量的工作。这也要将所需的能量降低到现代核能反应堆的水平,还必须拥有发展和孤立子的方法,当然了这项技术也许是在几个世纪之后了,我们也许没机会看上一眼了,对于光速旅行你有什么看法吗?好了,本期在这里也就结束了,喜欢视频的朋友不妨点个小赞,下期我们不见不散。

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