以爱因斯坦的相对论来说,“光速”绝对是物质运行速度的天花板。但是,在很多科幻电影中,酷炫的超光速飞行器,却令人无限神往。
人类真的能突破光速飞行吗?如果能以一秒一光年的速度飞行,未来要多久才能到达宇宙的边界呢?
宇宙边缘
要想知道,假如人类能以超光速飞行,多久才能到达宇宙的边缘。我们就要先搞清,宇宙到底有没有边界,宇宙的边缘又究竟在哪儿?
宇宙大爆炸起源论认为,宇宙是“有始有终”的。宇宙诞生伊始,即138亿年前发生了“奇点”大爆炸。
那原本是一个不起眼的点,既无空间又无时间,却在达到极限后,爆发出了无穷的力量!
这个了不起的点,在一瞬间迸发出了时间、空间和物质。继而源源不断的能量,促使宇宙发生了膨胀。
从那一刻起,宇宙便从零开始出现了。宇宙中的能量也像吹气球一样,与日俱增。但是也正如不断鼓起的气球那般,能量始终被困在一定的范围内。
因此,部分科学家赞同宇宙存在尽头的说法。
但是宇宙虽有尽头,却是“有限无边”的。爱因斯坦认为,在物理上宇宙可以理解为时间和空间的总和。
虽然它在空间上是有限的,可你却永远找不到宇宙像肥皂泡那样的边界。所有的天体和宇宙空间,都在这个封闭的球形空间里移动。
而这里的空间里并不是均匀的,存在弯曲而封闭的引力场,因此宇宙空间既不和虚空,也不和其它物体接界。
所以即便有物体可以无限接近某处边缘,也是永远遥不可及的。如此说来,宇宙是存在边缘地带,但是却没有“边界”的。那么,宇宙究竟有多大呢?
根据宇宙膨胀理论,虽然宇宙仅仅诞生了138亿年,但是宇宙的直径,却远远超过了这个数值,而且正以超光速扩大。
目前,科学家尚不能给出确切的数据,因为光速于我们而言,是信息传递的上限,所以即便在宇宙深空里,有更遥远的星系发出了宇宙微波辐射,我们也无法查收。
对此,科学家根据现有的可观测数据,对宇宙范围给出了一个大概的估值,即目前可观测宇宙的直径约为920亿光年。
从地球现有的宇宙坐标位置出发,需要约460亿光年,才能达到离我们最近的宇宙边缘。
宇宙这么大,真想去看看!未来人类怎样才能驾驶宇宙飞船,抵达宇宙的边缘呢?超光速真的遥不可及吗?
超光速飞行假如我们的目标,是站在宇宙边缘回望整个星辰大海,看到这里的朋友希望能动动您的手指头,长按点赞两秒钟加关注给我一个支持,接下来看看是什么阻碍了我们实现理想?
没错,就是速度。人生不过百年,能否实现超光速飞行,将是人类开启对更遥远星系探索的关键。
可是事实上,不要说超光速穿越,就算是达到光速飞行我们尚且无法企及。我们常听说的超音速飞机,速度上限可十倍于音速,达到2000千米每小时。
迄今为止,飞行速度最快的航天器——帕克探测器,极限速度高达200千米每秒!
这些数字看似十分迅捷,但在每秒30万千米的光速面前,我们甚至连其百分之一都没有实现。这就给人类提出了一个史无前例的挑战——超越光速飞行,试问人类如何才能做到超光速飞行呢?
参考爱因斯坦的引力场理论,我们可知,当大型天体物质深陷宇宙空间,沉浸于宇宙物质的海洋,便会如同掉落蹦床的铁球一般,弯曲周围时空,使其出现凹陷。
此时空间曲率产生引力,当有物体靠近这个凹陷的弯曲时空,便会像被卷进一个漩涡一样,不断围绕漩涡的中心加速旋转。
这便是科学家希望,借助大质量天体周围的空间曲率,来实现对飞行器进行加速的“曲率引擎”的设想。
有学者更大胆地提出,黑洞可以将光都吸附其中,可见其引力之强大,其周围空间弯曲的程度一定也很大,可以作为引擎中心天体的候选。
更具拓展性的畅想是,未来甚至可以在此基础上,堆加空间折叠技术。比如突破诸如虫洞一般的两个空间之间的桥梁,这将有利于大大缩短,穿越空间距离的时间。
届时,不要说超越光速,或许将飞行器的速度提高到每秒一光年也不是不可能!
假如,未来秒速一光年的超级飞行器能够被研发出来,那么多久才能飞抵宇宙的边缘呢?
穿越星际人类如果突破了一秒一光年的飞船技术,驾驶这样的飞船,多久能飞到宇宙边缘呢?
我们先来说说,一秒钟飞出一光年是什么概念?众所周知光速是每秒30万公里,如果孙悟空每次十万八千里的筋斗云一秒一个,那么大圣的飞行速度,就是光子的六分之一。
而一光年,就是光走出一年的距离,约94000亿公里。所以用筋斗云类比换算,假如一秒钟一个,那么孙悟空要不吃不喝,不停翻转5.5年,才能走出一光年的距离!
这听起来很是玄幻,但如果我们真的有一天,能达到一秒亿光年的飞行速度,那将意味着什么呢?
根据对太阳引力范围的测算,太阳系的直径大约只有1.5-2光年。所以在1-2秒内,我们就可以转战太阳系内的任意星球。
4.2秒后,我们便可以冲破太阳系,来到离我们最近的星系“比邻星”。
继续飞行不到10分钟,我们就能一睹开普勒22B的风采,看看那里是否真的存在高等生命。然后一路经过参宿七、盾牌座UY等天体,我们就会在个小时后来到银河系边缘。
大约1个月后,我们穿越仙女座星系,便会进入我们所在的本星系团的外围空间,这里有超过50个星系。
接下来的一到数年内,我们将浏览室女座超星系团内,不少于5000个类似本星系团这样的星系团,其中就包括神秘的M87星系。
12年后,我们将穿越超过10万个星系的宇宙深空,回望流光溢彩的拉尼亚凯亚超星系团。
然后便是漫长的300年光景后,我们才会来到武仙—北冕座长城,这里距离宇宙边缘,还有近五分之四的距离。
待到我们以一秒一光年的速度,飞抵目前可观测宇宙920亿光年的边缘,将是1200年后!
那里或许有超过960亿光年的碎石带。走到这,我们不禁感叹宇宙之大,那宇宙的外面又会有什么呢?
根据平行宇宙假说,那里或许是另外单独的个体宇宙,与我们的世界同时存在,互不干涉。
也可能那里暂时还什么都没有,只是在一片寂静与黑暗中,略微有几个闪光点,那可能是宇宙大爆炸还没发生前的云团。
不过,科学家根据宇宙膨胀说推算,宇宙可能正以超光速膨胀,而且这个速度还是不固定的,每一个空间方位的膨胀方向也不同,因此宇宙边缘或许永远无法企及!
这些幻想只是我们对远方星海的一片向往罢了。
而且,这里还有个bug。那就是传统物理认为,万有引力是因质量而产生的,光速之所以能成为目前的速度极限,也是因为光子的质量为零。
但是想要做到不携带任何物质,对于超光速飞行器来说,或将是一个无法突破的极限。
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