連光都要飛930億年穿越宇宙,面對浩瀚星空,超光速技術真的存在嗎?

天空之城 2022/11/05 檢舉 我要評論

從20世紀初天文學家發現宇宙膨脹到今天已經100多年了,可觀測宇宙的膨脹速度被證明是越來越快的,可觀測宇宙的直徑也被精確到了930億光年,年齡則是138.2億年。

930億光年的直徑和465億光年的半徑,對于人類而言是很難想象的存在,因為它的尺度之大超過了人類大腦的思考范圍。

看起來以每秒30萬公里的速度從地球出發,一刻不停地飛465億光年,你就能到達可觀測宇宙的邊緣,但由于宇宙本身的超光速膨脹,你是永遠也無法到達宇宙邊緣的,除非你能超光速飛行,跑贏宇宙膨脹速度。

那麼超光速是可行的嗎?

愛因斯坦的狹義相對論認為,存在質量的物體會在加速的過程中不斷提升自己的質量,最終在速度到達光速之前,質量就變成了無限大, 因此靜止質量不為0的物體無法達到光速,只能無限接近光速。

唯一能達到光速的只有光子本身,因為光子沒有靜質量,只有運動的時候才有動質量,也就是光壓,所以從這一點來看,人類或者別的什麼東西想達到光速的唯一辦法就是變成光,是不是有種迪迦奧特曼的感覺了?

雖然狹義相對論劃定了達到光速的條件,但后來發表的廣義相對論卻認為時空是可以被質量隨意扭曲的, 這種扭曲不但會讓時間流逝速度變慢,更重要的是會拉近兩個物體之間的距離,從而達到縮地成寸的效果。

愛因斯坦羅森橋或者說蟲洞,就是廣義相對論預言的一種天體系統,蟲洞能把相隔千萬光年的兩個星球或者星系通過扭曲時空的方式連接,從而讓人在短時間內跨越千萬光年,就像 《星際穿越》里的高等文明放在太陽系內的蟲洞一樣,人類最終靠著它到達了新的星球。

那麼除了蟲洞之外,還有其他超光速的辦法嗎?

在科幻小說中經常能看到「超空間」,伴隨著超空間的還有超光速飛船,這種超光速飛船在飛行的時候并不在正常的宇宙空間中,因此也就不受宇宙中超光速規則的限制,從而達到了超光速飛行的效果。

然而這種涉及到空間維度的技術實在是太科幻了,目前物理學界最大膽的超光速飛船想法,也僅僅是制造一個包裹飛船的曲速泡而已, 并不是尋找超空間入口。

曲速泡可以理解為一個包裹飛船的小空間,飛船將在這個小空間內飛行,進而擺脫光速限制實現超光速運動,除了曲速泡外還有曲率驅動飛船,即把前方的空間拉近,把后方的空間延長,在千萬光年的尺度上進行縮地成寸。

所以曲率驅動本質上不是飛船到達了目的地,而是目的地靠近了飛船然后再反彈回原地, 只不過這種近似于把宇宙時空當成橡皮泥反復揉捏的想法實在太過于科幻,理論上雖然可行,但光想想就知道要花費多少能量。

拋開超光速不談

在人類文明目前飛船速度還徘徊在千分之一光速的情況下,火星軌道以外的太陽系天體就都談不上什麼意義了,光是開發太陽系,飛船的速度就必須達到光速的百分之一甚至是十分之一, 也就是每秒3000公里到3萬公里。

很顯然,化學動力飛船是不可能達到這個要求的,因此在推進技術上必須有所革新才行,最適合在未來充當飛船引擎的莫過于可控核聚變反應堆了。

雖然距離實現可控核聚變似乎永遠只剩50年,但考慮到地球以及整個太陽系豐富的氫氦資源,以及核聚變的能量密度,它在未來是必然會成為飛船能量來源的, 就像原子彈之后馬上就是核潛艇與核動力航母一樣。

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