未来的人类一定会步入星际文明时代,从最开始的太阳系、再到银河系,无限的宇宙才是人类的天地。不过想要完成星际旅行,就必须解决一个问题——速度。宇宙实在太大,单单太阳系的直径就接近1光年,而银河系的直径大于十万光年,想要走出去只有一个选择——超光速。
然而,伟大的物理学家爱因斯坦告诉我们,我们是无法超过光速的,想要在短时间内到达数光年外的地方,只能另想办法。今天我们就来讨论一下,光速为何无法超越,以及超远距离到达的办法!
我们都知道,光在真空中传播的速度为299792458米/秒(简称为“c”)。只有达到或者超过这个速度,我们才能在三维世界里以最短的时间到达想到的地方。但在上个世纪,爱因斯坦提出了著名的质能方程E=mc²(E=能量,m=质量,c=光速)。
从这个公式里我们可以看出,一个物体想要到达光速,就需要足够的动能(E)。根据质能方程的解释,动能越大(E),物体运动时的质量(m)就会大于相对静止时的质量,这样才能维持质能方程。
我们以九头蛇70mm火箭弹为例,发射的导弹速度为2.7马赫(3308.4公里/小时),此时,发射出去的炮弹,质量就会增加0.00000000004克左右。当然了,这点质量的增加并不会影响太多的。
但是当物体的速度越来越快时,质量就会呈几何系数增加,当物体达到90%的光速时,质量就会是静止时的两倍。越接近光速,所需的动能也就越大,这需要提供近乎无限的能量才行。但这显然是不可能做大的,更不用说超光速了。
到目前为止,人类制造的狙击枪子弹能达到1000米/秒(最多不超过1800米/秒),速度最快的航天器是美国“朱诺号”,速度达到了73600米/秒。与光速(299792458米/秒)的差距,是四个数量级,这让人感到十分的绝望,但我们还有机会!
在爱因斯坦的理论没有被推翻之前,我们只能在现有的理论框架上,找到解决办法,所以我们在这里要引进一个新概念——空间扭曲。根据爱因斯坦相对论的解释,当一个有质量的物体体积无限小的时候,所产生的引力就会改变空间,造成空间扭曲。
并且这一现象已经被科学家通过射电望远镜,在中子星附近观察到了。如果人们能利用空间扭曲,或许可以实现超远距离到达,从一个地方快速到达另一个地方。
简单解释起来就是,将三维的空间看做一张二维的纸,在这张纸的两端画上两个点,作为起点和终点。在平整的二维纸面上,的确是光速物体能最先从起点到达终点。但利用空间扭曲,也就是把二维纸折起来,将起点和终点对齐,再钻一个洞(虫洞)。
物体就算是以正常汽车的速度行驶,也能比光速物体通过直线行驶,先到达终点。这种方法并没有超越光速,只是将原本相距甚远的两个时空点,用“隧道”连在了一起,缩短了距离而已。
你也可以想象为从起点到终点要翻过一座山,在科技落后的情况下,只能绕着山走,或者爬上去再爬下来,翻山走。而科技进步后,我们学会了挖隧道,直接穿山而过,速度不改,但距离变了。
这种方法在理论上是可行的,但又会出现一个新的问题:如何稳定地制造这种空间扭曲(虫洞)。我们现在只是能观察到,而无法利用,想要实现“超远距离航行”,还需要无数人的努力才行。
你认为我们能掌握空间扭曲的方法吗?
和谐发展
这是为了理解相对论[点赞]