连光都要飞930亿年,面对浩瀚宇宙,超光速技术真的存在吗?
从20世纪初天文学家发现宇宙膨胀到今天已经100多年了,可观测宇宙的膨胀速度被证明是越来越快的,可观测宇宙的直径也被精确到了930亿光年,年龄则是138.2亿年。
930亿光年的直径和465亿光年的半径,对于人类而言是很难想象的存在,因为它的尺度之大超过了人类大脑的思考范围。
看起来以每秒30万公里的速度从地球出发,一刻不停地飞465亿光年,你就能到达可观测宇宙的边缘,但由于宇宙本身的超光速膨胀,你是永远也无法到达宇宙边缘的,除非你能超光速飞行,跑赢宇宙膨胀速度。
那么超光速是可行的吗?
爱因斯坦的狭义相对论认为,存在质量的物体会在加速的过程中不断提升自己的质量,最终在速度到达光速之前,质量就变成了无限大,因此静止质量不为0的物体无法达到光速,只能无限接近光速。
唯一能达到光速的只有光子本身,因为光子没有静质量,只有运动的时候才有动质量,也就是光压,所以从这一点来看,人类或者别的什么东西想达到光速的唯一办法就是变成光,是不是有种迪迦奥特曼的感觉了?
虽然狭义相对论划定了达到光速的条件,但后来发表的广义相对论却认为时空是可以被质量随意扭曲的,这种扭曲不但会让时间流逝速度变慢,更重要的是会拉近两个物体之间的距离,从而达到缩地成寸的效果。
爱因斯坦罗森桥或者说虫洞,就是广义相对论预言的一种天体系统,虫洞能把相隔千万光年的两个星球或者星系通过扭曲时空的方式连接,从而让人在短时间内跨越千万光年,就像《星际穿越》里的高等文明放在太阳系内的虫洞一样,人类最终靠着它到达了新的星球。
那么除了虫洞之外,还有其他超光速的办法吗?
在科幻小说中经常能看到“超空间”,伴随着超空间的还有超光速飞船,这种超光速飞船在飞行的时候并不在正常的宇宙空间中,因此也就不受宇宙中超光速规则的限制,从而达到了超光速飞行的效果。
然而这种涉及到空间维度的技术实在是太科幻了,目前物理学界最大胆的超光速飞船想法,也仅仅是制造一个包裹飞船的曲速泡而已,并不是寻找超空间入口。
曲速泡可以理解为一个包裹飞船的小空间,飞船将在这个小空间内飞行,进而摆脱光速限制实现超光速运动,除了曲速泡外还有曲率驱动飞船,即把前方的空间拉近,把后方的空间延长,在千万光年的尺度上进行缩地成寸。
所以曲率驱动本质上不是飞船到达了目的地,而是目的地靠近了飞船然后再反弹回原地,只不过这种近似于把宇宙时空当成橡皮泥反复揉捏的想法实在太过于科幻,理论上虽然可行,但光想想就知道要花费多少能量。
抛开超光速不谈
在人类文明目前飞船速度还徘徊在千分之一光速的情况下,火星轨道以外的太阳系天体就都谈不上什么意义了,光是开发太阳系,飞船的速度就必须达到光速的百分之一甚至是十分之一,也就是每秒3000公里到3万公里。
很显然,化学动力飞船是不可能达到这个要求的,因此在推进技术上必须有所革新才行,最适合在未来充当飞船引擎的莫过于可控核聚变反应堆了。
虽然距离实现可控核聚变似乎永远只剩50年,但考虑到地球以及整个太阳系丰富的氢氦资源,以及核聚变的能量密度,它在未来是必然会成为飞船能量来源的,就像原子弹之后马上就是核潜艇与核动力航母一样。
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