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光速無法超越的宇宙鐵律是真的嗎?在它面前,光速慢如蝸牛

人類為什麼能夠走遍地球的每一個角落?人類為什麼能夠走出地球,站在太空中欣賞地球的美麗?我們為什麼能夠在很短的時間內從地球的南端走到北端?這一切的根源就是速度。

人類文明的發展史,也可以說是速度發展史,古時候的人們出門基本靠走,最快的交通工具應該是馬車了,所以古人們的活動範圍是非常有限的,大部分的人們一輩子也只能在自己方圓數百里的範圍內活動。

可是隨著人類走進科技發展的時代之後,各種快速的交通工具不斷出現,自行車,摩托車,汽車,飛機,火箭等,速度也越來越快。有了快速的交通工具,我們可以在很短的時間內跨越數千公里,數萬公里,可以從地球的南端飛到北端,走遍地球的每一個角落。

火箭的速度更是快,它讓物體突破了地球引力的限制,將衛星送上天,將探測器送上太空。人類也終於走出地球開始了宇宙探索之旅。可是當人類走出地球之後,看到浩瀚宇宙的時候,不少會產生了這樣的一個懷疑:人類真的有希望走遍宇宙的每一個角落嗎?

我們都知道,浩瀚的宇宙距離以光年為基本單位,太陽系算上奧爾特星雲直徑範圍超過了一光年,即使以人類現在最快的離子推進器,想要飛出太陽系也需要至少6000年,更不要說探索直徑達10萬光年的銀河系了,而人類目前的可觀測宇宙範圍達920億光年,這需要什麼樣的速度才能夠探索完啊?

如果速度可以無限提升上去,或許人類還有希望探索整個宇宙。可是愛因斯坦相對論給物質的速度又上了一道枷鎖。根據愛因斯坦相對論,任何有靜止質量的物體其速度只能無限接近光速,而無法到達。也就是說光速是物體速度的極限,只有像光子這種沒有靜止質量的物質才能夠達到光速,這也僅僅是達到光速,想要超越光速基本不可能。

那麼人類想要探索整個宇宙需要什麼樣的速度才行呢?這個速度有可能是幾千倍光速,幾萬倍光速,幾億倍光速。這樣的速度是不是讓無數人感到絕望呢?但是人類是一個頑強的文明,鐵律就是要被不斷打破,人類文明才能進步。於是有人提出疑問:光速無法超越的宇宙鐵律是真的嗎?

想要知道光速是否可以突破,我們首先需要在宇宙中找到存在的超光速現象,只要確定了宇宙中確實存在超光速現象,那麼光速無法超越的宇宙鐵律就是錯誤的,人類還是有希望實現探索整個宇宙的夢想。那麼宇宙中存在超光速現象嗎?答案是的。光速在它面前慢如蝸牛。

雖然我們目前還沒有在宇宙中發現能夠進行超光速的物質,但是超光速現象存在的,這個現象就是宇宙膨脹的速度。現代科學認為宇宙起源於138億年前的奇點大爆炸,大爆炸之後宇宙也開始快速膨脹,這個膨脹速度是驚人的,超越了了光速。

雖然現在宇宙膨脹的速度相比於宇宙誕生的早期已經慢了很多,但是其速度仍然超越光速,光速在它面前慢如蝸牛。那麼宇宙膨脹的速度為什麼會超越光速?愛因斯坦相對論提出,我們的宇宙更像是一個時空膜,天體和各類物體都附著於這個宇宙膜上。

天體不同的質量對宇宙時空膜產生不同的壓力,也就產生了不同的引力。宇宙膨脹的背後原因現在我們還不清楚,但是宇宙這張膜在不斷向外拉升的時候,會帶動膜上的天體,星系相互遠離,離中心點越遠的星系其遠離的速度越快,這個速度超越了光速。

事實上,這樣的例子我們在日常生活中也可以看到,你在一個氣球上畫上很多個點,然後將這個氣球不斷吹大,你會發現氣球上的那個點都在快速遠離,離中心位置遠的點遠離的速度越快。而宇宙的膨脹和星系的遠離,類似於氣球膨脹上面點的情況。

科學家用哈勃常數來衡量距離不同的物體遠離我們的速度,最新的哈勃常數為每秒70千米/百萬秒差距,一百萬秒差距約為326萬光年,也就是說你從宇宙膜中心望去,距離你326萬光年的星系正以70千米/秒的速度離你而去,距離你652萬光年的星系遠離你的速度為140千米/秒。

以此類推,當一個星系和銀河系的距離達到140億光年時,它離開我們的速度就等同於光速了,而可觀測宇宙的直徑為920億光年,其中絕大多數星系散發的光芒永遠也無法落入人類的視野之中,它們拋棄銀河系的速度遠超光速。

科學家認為,宇宙大爆炸之後,早期的膨脹速度遠超現在的膨脹速度,奇點大爆炸之後1秒,可觀測宇宙已經有10光年大小,1年之後已經擴大到10萬光年,1萬年後可觀測宇宙的直徑就膨脹到1000萬光年,現在的可觀測宇宙範圍為920億光年,它的膨脹速度仍然超越光速。

可能有人會說,這種超光速現象和愛因斯坦相對論物體速度無法超越光速是相悖的嗎?事實上,它們並不相悖,愛因斯坦相對論提出的光速無法超越理論,只適用於時空平直的的慣性系,可如果時空是彎曲的,那情況就完全不同了。

我們在正常的航行之下,物體的速度最多只能無限接近光速,比如99.99%光速,這樣的速度自然無法實現探索宇宙的夢想。可如果讓時空彎曲之後,那速度就不同了,已經沒有了速度的限制,只要技術能夠跟上,幾千倍光速,幾萬倍光速都有可能。

那如何實現這樣的超光速飛行呢?科學家想到了兩個方法, 一個是曲速引擎模式,另一個是蟲洞模式。曲速引擎的原理就是通過改變飛船前後空間的變化來實現的,讓飛船前方的空間壓縮,讓後方的空間膨脹,這樣就可以讓飛船周圍的空間彎曲,相當於讓宇宙膜產生了彎曲,這個時候宇宙膜膨脹的速度會超越光速,然後帶動飛船進行超光速飛行。

這一點有點類似一項冒險運動:衝浪,當運動員進行衝浪的時候,踏板本身是不動的,移動是前後浪,隨著浪的波動快速前行。曲速引擎模式下的情況也是一樣,飛船本身不動,空間彎曲帶來的超光速空間流帶動著飛船前進。

另一種蟲洞模式那就更高級了,雖然現在蟲洞的存在還處於理論研究當中,但是科學家卻非常相信,蟲洞並不虛幻的,而大概率存在於宇宙當中。如果宇宙當中沒有天然蟲洞的存在,未來人類也可能實現人造蟲洞。

蟲洞其實就是在宇宙膜上打一個洞,這個洞連接著不同的宇宙空間,比如銀河系和仙女座星系打通一個蟲洞,這個洞是一道門,穿過這道門就可以實現銀河系和仙女座星系的快速穿梭,有可能只需要幾分鐘的時間。要知道道這兩個星系的距離可是達250萬光年,幾分鐘的穿越250萬光年,這是什麼樣的速度,快到讓我們懷疑人生。

有人說,造物主似乎和智慧生命開了個不大不小的玩笑:先讓你見識一下宇宙的遼闊壯美,再隨手給星際旅行的速度設定了一個上限。事實上,造物主並沒有和我們開玩笑,也沒有設定速度的上限,它設定的只是傳統意義上的速度上限,卻給我們打開了另一扇通往宇宙盡頭的門。相信只要人類科技不斷發展,未來我們終有一天可以實現曲速航行,蟲洞穿梭,那個時候浩瀚的宇宙我們可以盡情遨遊,我們的目標是星辰大海。

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