撫順東風(fēng)好孕三代試管(為什么人達(dá)到光速就能穿越)為什么超不過光速,
東風(fēng)好孕助孕中心通過精準(zhǔn)預(yù)約等個性化服務(wù),多年來成功為數(shù)千不孕不育家庭實現(xiàn)求子夢想(微電同號13006102300)規(guī)范權(quán)威認(rèn)證,助力孕育新技術(shù),守護香火傳承夢??萍伎茖W(xué)安全。
從古至今,人類一直都在提升自己的出行速度,速度是探索世界最快的途徑,人類的出行速度經(jīng)歷了漫長的過程,第一個是步行階段,這是人類最原始的出行方式,人類依靠雙腳行走,速度非常緩慢,正常速度大約是每小時5千米,在這個階段,人類的出行范圍受到了很大的限制,長途出行需要耗費大量的時間和精力,并且面臨著各種自然環(huán)境的挑戰(zhàn),第二個階段是馬車時代,隨著人類對動物的馴化,馬車逐漸成為重要的交通工具。
馬車的速度相比步行有了顯著提高,一般情況下可以達(dá)到10-20千米/時第三個階段是蒸汽機時代,1769年詹姆斯·瓦特發(fā)明蒸汽機,標(biāo)志著人類交通工具進(jìn)入飛速發(fā)展階段蒸汽火車、蒸汽輪船等交通工具相繼出現(xiàn),蒸汽火車的速度可以達(dá)到60-100千米/時,蒸汽輪船的速度也比傳統(tǒng)的帆船快得多。
第四個階段是現(xiàn)代高速交通工具時代,20世紀(jì)后期,高速鐵路技術(shù)迅速發(fā)展高鐵的速度可以達(dá)到250-350千米/時,甚至更高例如,中國的復(fù)興號高鐵,最高運營速度可達(dá)350千米/時,大大縮短了城市之間的時空距離,使得人們的出行更加便捷、高效。
而且人類依靠先進(jìn)的交通工具已經(jīng)能夠走出地球探索宇宙,這說明人類科技發(fā)展的速度非??欤?dāng)人類走出地球之后,人類對宇宙充滿了好奇,人類想要知道宇宙到底有多大?帶著這個疑問人類走上了探索宇宙的道路,為了探索宇宙的奧秘,科學(xué)家們也做了很多努力,比如說在1977年人類發(fā)射了旅行者1號探測器,在1965年的時候,美國加州理工學(xué)院的Gary Flandro發(fā)現(xiàn)太陽系四顆外行星在80年代會呈現(xiàn)罕見的排布。
探測器可以借助這個機會一次性飛越探測,利用引力彈弓效應(yīng)加速,節(jié)省時間和燃料,這樣的機會每隔175年才會出現(xiàn)一次,現(xiàn)在旅行者1號探測器距離地球245億公里,每秒能夠飛17公里,對于人類來說,這樣的速度已經(jīng)非常快了,不過即便如此,人類想要飛出太陽系依然需要3萬年左右的時間才能夠飛出去,而且這僅僅是太陽系,放眼整個宇宙,太陽系可以忽略不計,要知道太陽系的外面是銀河系,銀河系的直徑大約是10萬光年左右,銀河系里面包含了像太陽這樣的恒星和大量的星團星云,其中像太陽這樣的恒星大概有2000億到4000億顆。
其質(zhì)量也是太陽的1000多億倍左右,不過在宇宙中,像銀河系這樣的星系,差不多有上千億個,而且目前人類能夠觀測到的宇宙直徑達(dá)到了930億光年
對于人類來說這簡直就是一個天文數(shù)字,所以人類的飛行速度面對浩瀚的宇宙實在是太慢了,那如果將飛船速度提升至光速會怎么樣?相信很多人都知道,光速是宇宙中最快的飛行速度,它在真空中的速度為每秒299792458米,大約是每秒30萬公里,這個速度和人類現(xiàn)在的飛行速度相比,差別很大,看到這里,可能很多人會產(chǎn)生一個疑問,就是光速如此之快?人類是如何計算出來的?最早測量光速的科學(xué)家是伽利略,他讓兩個人分別站在相距幾公里遠(yuǎn)的山頂上,手持遮擋燈火的屏風(fēng)。
一人先打開屏風(fēng)露出燈火,另一人看到后立即打開自己的屏風(fēng),通過記錄兩個信號之間的時間差和距離差來計算光速不過人眼的反應(yīng)速度和光速相比差的太多,所以最終以失敗告終
1676年,天文學(xué)家奧勒·羅默在研究木星的時候,利用木衛(wèi)一和木星陰影的交替時間,計算出了木衛(wèi)一的軌道旋轉(zhuǎn)周期,但當(dāng)?shù)厍蚝湍拘俏恢迷絹碓浇臅r候,木衛(wèi)一離開木星陰影的時間就變短了奧勒·羅默因此明確了一個觀點,那就是光速并非無限,而是一個有限數(shù)值。
經(jīng)過測量,奧勒·羅默得出的光速是每秒21萬公里雖然這個光速的數(shù)值和現(xiàn)在的數(shù)值還有一定的差距,但是在17世紀(jì)能夠計算出這個數(shù)值也是非常厲害了1983 年,第 17 屆國際計量大會將光在真空中行進(jìn) 1/299792458 秒內(nèi)的距離定義為 1 米,把米與真空中光速聯(lián)系在一起,使得光速成為了一個精確的國際單位制常數(shù)。
這個數(shù)值和現(xiàn)在的數(shù)值基本上差不多根據(jù)愛因斯坦的理論,任何有質(zhì)量的物體都無法達(dá)到光速,這就意味著,無論我們怎么努力,人類都不可能達(dá)到光速
根據(jù)愛因斯坦的相對論,物體的慣性質(zhì)量并非固定不變,而是會隨著其運動速度的增加而增大,當(dāng)物體速度趨近于光速時,其慣性質(zhì)量會趨于無窮大,這意味著要將一個有質(zhì)量的物體加速到光速,所需要的能量也會趨于無窮大,而在現(xiàn)實世界中,不存在無窮大的能源來提供這樣巨大的能量,所以無法使物體達(dá)到光速,比如說粒子加速器可以將微觀粒子加速到接近光速,但是無論輸入多少能量,都無法使粒子真正達(dá)到光速。
達(dá)到光速需要極其巨大的能量按照質(zhì)能方程(其中 表示能量, 表示物體質(zhì)量, 表示光速),能量與質(zhì)量和光速的平方成正比即便是極微小的質(zhì)量,當(dāng)速度接近光速時,其能量需求也會變得極其巨大,遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了人類目前所能掌握和提供的能量范圍。
而且相對論指出,空間和時間是不可分割的,共同構(gòu)成四維時空,光速不僅僅是一個速度的極限,也是時空結(jié)構(gòu)的一個關(guān)鍵的部分,在這樣的時空結(jié)構(gòu)下,物體的運動速度受到光速的限制是宇宙中的基本定律之一,所以人類最快的飛行速度能夠達(dá)到亞光速,比如說在接近光速的情況下,4年后我們就能夠達(dá)到比鄰星,這里有一顆行星被稱為比鄰星b,有可能存在外星生命,如果我們再垂直于銀道面飛行的話,只需要3000年就能夠飛出銀河系,254萬年后就能夠達(dá)到仙女座星系,930億年后橫穿整個可觀測宇宙,通過以上的數(shù)據(jù)我們能夠知道,光速在宇宙中就是龜速,駕駛光速飛船遨游在宇宙中,和螞蟻在地球上爬是一樣的。
看到這里,相信很多人一定會說,即使光速很慢,只要有足夠的時間,也能夠飛到宇宙的邊緣
如果說我們的宇宙是恒定不變的,那么只要時間足夠,總有一天我們能夠飛到宇宙的邊緣,但是我們的宇宙在不斷膨脹當(dāng)中,在20世紀(jì)初的時候,靜態(tài)宇宙的理論在科學(xué)界廣為認(rèn)可,靜態(tài)宇宙是指一個不隨時間變化的宇宙模型,在靜態(tài)宇宙模型中,宇宙的結(jié)構(gòu)、密度和分布都保持不變,時間沒有起源和終結(jié),也沒有收縮和膨脹,愛因斯坦曾經(jīng)在廣義相對論中引入了一個被稱為宇宙常數(shù)的項,用來抵消引力的作用,以使宇宙保持靜態(tài)狀態(tài),但是這個理論也被很多人質(zhì)疑,德國科學(xué)家奧伯斯就對這個理論發(fā)出了挑戰(zhàn),如果宇宙是穩(wěn)定的、無限大且均勻分布發(fā)光體,那么從任何一個方向看天空,我們應(yīng)該能夠看到一顆發(fā)光體的表面。
由于光的照度和距離的平方成反比,而在一定距離上球殼內(nèi)的發(fā)光體數(shù)目和距離平方成正比
這意味著我們應(yīng)該能夠看到無限多的發(fā)光體,導(dǎo)致整個天空都應(yīng)該是光亮的,而不是黑暗的,簡單來說,由于光在真空中傳播時不會衰減,它以恒定的速度傳播,并且不會因為傳播距離的增加而減弱,宇宙中恒星的數(shù)量多的數(shù)不過來,它們的光照之和應(yīng)該足以照亮我們的夜空,所以夜空不應(yīng)該是黑色的。
直到1929年的時候,美國物理學(xué)家愛德溫.哈勃在觀測中發(fā)現(xiàn),距離我們越遠(yuǎn)的星系遠(yuǎn)離我們的速度越快,其中紅移和距離呈現(xiàn)出線性關(guān)系,這個發(fā)現(xiàn)主要就是通過紅移現(xiàn)象發(fā)現(xiàn)的,紅移現(xiàn)在在物理學(xué)和天文學(xué)領(lǐng)域有重要的意義,紅移現(xiàn)象指的是物體發(fā)出的電磁輻射頻率降低現(xiàn)象,即波長變長、頻率降低,在可見光波段,紅移表現(xiàn)為光譜的譜線朝紅色端移動一段距離。
哈勃利用廣義相對論空間尺度擴張的宇宙模型來解釋,最終得出的結(jié)果是光子在通過擴張的空間時被延展,產(chǎn)生了宇宙學(xué)紅移,簡單來說就是宇宙在不斷的膨脹,這個理論使得大爆炸學(xué)說有了理論基礎(chǔ),科學(xué)家們很多都接受了這個理論,連愛因斯坦本人都認(rèn)識到了自己的錯誤,稱當(dāng)初引入宇宙常數(shù)來修正方程是一生中最不可原諒的錯誤。
宇宙膨脹是整個宇宙空間的不斷擴張,這使得星系、恒星、行星等天體之間的距離不斷增大,根據(jù)廣義相對論,物質(zhì)和能量會使得時空彎曲,而宇宙膨脹會改變時空的彎曲程度,在宇宙膨脹的過程中,時空結(jié)構(gòu)會不斷變化,這可能會影響到引力作用方式以及物體在時空中的運動軌跡。
如果說我們的宇宙一直膨脹下去,那么就意味著我們永遠(yuǎn)都不可能飛到宇宙的邊緣
因為宇宙膨脹的速度已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)地超過了光速,科學(xué)家通過計算得出,如果兩個星系之間的距離大于144億光年,那么它們相互遠(yuǎn)離的速度就會超過光速,如果說我們的宇宙一直膨脹下去,暗能量的斥力會越來越強,最終可能導(dǎo)致宇宙中所有的物質(zhì)、包括星系、恒星、行星以及原子等,都被撕裂,宇宙最終走向終結(jié),對于人類來說,這是一個非常絕望的事實,所以別說是宇宙的邊緣了,就算是可觀測宇宙的邊緣我們都不可能達(dá)到,因為光速只是恒定每秒30萬公里,而宇宙時空的膨脹速度已經(jīng)超過了這個數(shù)字,既然如此,那么是不是我們?nèi)绾闻Χ际峭絼诘??對此有一些科學(xué)家認(rèn)為,在宇宙中應(yīng)該存在一種能夠穿越時空的隧道,這個隧道在愛因斯坦的廣義相對論中也提到過。
宇宙是一個閉合的四維超球體,里面有黑洞白洞和蟲洞,如果能夠構(gòu)建一個穩(wěn)定的蟲洞,它們是能夠把物體在短時間內(nèi)從一個星系轉(zhuǎn)移到另一個星系的,因此蟲洞的超光速,是唯一有可能讓我們在未來達(dá)到宇宙邊緣的技術(shù),從概念上來說,蟲洞就像是連接宇宙中兩個不同區(qū)域的“時空隧道”。
愛因斯坦的廣義相對論方程允許這種結(jié)構(gòu)存在想象一張被彎曲的紙,紙上兩點之間的最短距離如果從平面角度看是直線,但如果把紙折疊起來,讓兩點重合,通過這個重合點建立的連接通道就類似蟲洞,它能讓原本相距遙遠(yuǎn)的兩個時空位置緊密相連,實現(xiàn)跨越遙遠(yuǎn)距離的快速旅行。
在科學(xué)研究中,蟲洞的性質(zhì)非常復(fù)雜如果蟲洞存在,它可能是微觀的,并且極其不穩(wěn)定想要維持蟲洞的運行,需要負(fù)能量,目前科學(xué)家還沒有發(fā)現(xiàn)這種能量
如果說蟲洞被證實,將會對宇宙航行等很多領(lǐng)域產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響,對于人類來說宇宙來說是一件非常重要的事情,目前科學(xué)家也在積極的研究當(dāng)中,認(rèn)為,人類作為地球上最有智慧的生命,人類的科技在不斷的進(jìn)步和發(fā)展,雖然現(xiàn)在人類還無法飛出太陽系,但是人類一直都在努力,只要人類能夠堅持不懈的努力下去,人類的飛行速度一定會變得越來越快,到時候我們飛出太陽系就有希望了,希望人類能夠早日實現(xiàn)自己的夢想,能夠盡快飛到宇宙的邊緣,對此,大家有什么想說的嗎?