地球是一颗有生命存在的星球,在地球上生活着各种各样的生物,有海洋生物、有陆地生物、有两栖生物和微生物等等,人类是地球上最有智慧的生命,从人类诞生以后就开始不断的研究和探索世界的奥秘,经过几千年的科技发展,现在人类已经能够走出地球探索宇宙,这说明人类科技发展的速度很快,人类之所以能够探索宇宙,主要是因为人类的飞行速度越来越快,从古至今,人类一直都在不断的提升自己的出行速度,最早的时候人类依靠步行或者是马车,后来人类发明了汽车、飞机、火车、轮船、火箭等等,这些先进的出行工具,让人类对世界的了解越来越多。目前人类发射的最快飞行器是帕克号太阳探测器,它的飞行速度超过了每秒95千米,最高的时候能够达到每秒200千米。
现在人类飞行最远的探测器是旅行者1号探测器,距离地球大约有200多亿公里,不过和光速相比,简直就是小巫见大巫,光速是人类目前已知最快的飞行速度,光速大约是每秒30万公里,对于人类来说这绝对是一个天文数字,光速一分钟:29.98×60=1798.8万千米、一小时:29.98×60×60=107928万千米,也就是约等于10.8亿千米。一天(一昼夜):29.98×60×60×24=2590272万千米,也就是约等于259亿千米,不过地球自转一周的时间是23小时56分04秒,但是我们平时运用的是24小时整,所以这里选择24小时的时间。一个月,每个月的时间并不确定,这里按30天来计算:29.98×60×60×24×30=77708160万千米,大致为7771亿千米。
光速在我们看来已经非常快了,不过在浩瀚的宇宙面前,光速依然显得很慢,毕竟我们的银河系范围达到了20万光年,而银河系只是宇宙中一个非常小的星系,在银河系的外面还有更大的宇宙结构,比如说室女座超星系团,室女座超星系团的直径达到了1.1亿光年,本星系群就位于室女座超星系团的边缘区域,并且现在正在远离室女座超星系团,不过室女座超星系团也并不是最大的星系团,在2014年的时候,美国科学家布伦特.塔利和法国科学家海伦.库尔图瓦发现室女座超星系团也只是更加庞大结构中的一部分。这个更加庞大的结构就是拉尼亚凯亚超星系团,在这个星系团中,包含了500个星系群,100000多个星系,如果说拉尼亚凯亚超星系团是一张A4纸,那么银河系就是这张纸上的一个小点,而我们的地球几乎可以忽略不计。
目前人类能够观测到的宇宙直径达到了930亿光年,而这并不是宇宙的全部范围,宇宙到底有多大?现在科学家也在积极的研究当中,在宇宙中距离都用到了光年,光年代表光速飞行一年的距离,即使是光速飞行在宇宙中也需要漫长的时间,人类从走出地球之后,就一直都希望我们能够找到宇宙的边缘,但是现在看来是一件非常困难的事情,虽然光速对于人类来说很快,但是经过科学家的研究发现,在宇宙中存在很多超光速现象,光速和它们相比,简直和蜗牛一样慢,下面我们就一起来看看这些超光速现象。
第一个超光速现象——量子纠缠
量子纠缠的起源和概念最早是由爱因斯坦、波多尔斯基和罗森于1935年提出的,他们认为如果两个粒子在某种条件下纠缠在一起,那么它们之间的状态是不可分割的,在这种情况下,如果一个粒子的状态发生了改变,另一个粒子的状态也会立即发生改变,而无论它们相隔多远,都能够瞬间影响对方,这个概念被称为是EPR悖论,因为它和传统的物理观念相互矛盾,如果我们测量纠缠中粒子的某些物理属性,比如说动量、位置、自旋等,其它粒子就会出现关联现象,比如说我们将一个零自旋的粒子,衰变成两个粒子,这两个粒子以相反方向移动分离,如果我们测量其中一个粒子,发现自转方向为上旋,那么另一个粒子的自旋方向必定是下旋。
在微观世界中,两个粒子之间可以存在纠缠关系,当对其中一个粒子进行操作或者测量的时候,远处另一个粒子的状态就会瞬间做出相应的改变,哪怕距离我们很远,比如说我们将其中一个粒子放在月球上,另一个粒子放在地球上,只要我们影响地球上的粒子,那么月球上面的粒子也能够瞬间感应到,这个瞬间的速度已经远远地超过了光速,当年爱因斯坦知道这个理论后,将其称为是鬼魅般的超距作用,科学家通过研究发现,量子纠缠能够作用于很多地方,比如说它能够作为密码使用,因为它可以无视空间、距离、时间,能够做到实时同步通信,现在很多科学家还在积极的研究量子纠缠的奥秘,如果人类真的能够利用这项技术,人类的科技一定能够大幅度提升。
第二个超光速现象——宇宙膨胀
一直以来科学家都认为我们的宇宙是静态的,直到20世纪初的时候,美国物理学家爱德温.哈勃在观察星系的时候发现星系中的光谱出现了红移现象,这个现象表明,这些星系正在远离我们,看到这个现象之后,爱德温.哈勃提出了一个大胆的猜测,那就是我们的宇宙还在不断的膨胀当中,根据科学家的研究发现,宇宙膨胀的速度并不是均匀的,至少现在我们知道有两个时期是超过光速的:一个时期是宇宙大爆炸10^-35秒,是宇宙的暴涨期,暴涨仅仅持续了10^-33秒,在这极短的一瞬间,宇宙经历了100次加倍(2^100),宇宙尺度从之前增加了10^30倍,现在我们的宇宙依然在以超光速膨胀,根据欧洲航天局2013年用普朗克卫星测量的结果,哈伯常数值为67.80±0.77(km/s)/Mpc。这就是说,卫星精确的观测到在距离我们326万光年的地方,星系远离我们的速度为67.80±0.77千米每秒。
宇宙膨胀时各相同性均与进行,也就是无论从哪个方向看上去都是一样的,距离越近膨胀越慢,越远越快,膨胀的速度和距离成正比,如果说可视范围半径465亿光年除以宇宙年龄138.2亿年,得出的数据就是3.36倍,也就是说宇宙膨胀的平均速度达到了光速的3.36倍,未来随着时间的推移,宇宙膨胀的速度可能会变得越来越快,科学家认为,宇宙之所以会快速的膨胀,可能和暗物质有关系,暗物质是一种非常特殊的神秘物质,这种物质我们看不见也摸不着,这种物质不会和其它任何物质发生化学反应,所以我们根据看不到它们,暗物质能够释放出一种巨大的能量,这种能量被称为是暗能量。
我们现在所处的宇宙阶段,可以称为暗能量主导时期。暗能量是一种神秘的能量,占据了宇宙68%的质能密度,它具有反引力的作用,使得宇宙以加速度膨胀。暗能量主导时期开始于大约50亿年前,当时暗能量超过了物质(包括普通物质和暗物质)的质能密度,成为了宇宙演化的主导因素。在暗能量主导时期,由于暗能量的负压作用,相距较远的星系之间会越来越远,最终超出彼此的视界。这意味着我们只能看到距离我们足够近的星系群(如本星系群),而其他星系群则会逐渐消失在我们的视野中。这也意味着我们无法观测到更远处、更早期的宇宙。宇宙究竟会膨胀到什么时候?目前科学家还不清楚,不过科学家认为宇宙不可能一直膨胀下去,当暗物质所释放的能量全部用完以后,宇宙就会停止膨胀。
第三个超光速现象——虫洞穿梭
当年爱因斯坦在广义相对论中,预言了黑洞、白洞和虫洞的存在,但是现在为止,科学家在宇宙中只发现了黑洞的存在,在1783年的时候,一位名叫米歇尔的英国业余的天文学家给当时著名的科学家卡文迪许写了一封信,信中提到他认为宇宙中会存在一种质量足够大而导致完全黑暗,连光线也无法从表面逃走的星星,并将其称之为“暗星”,这是关于黑洞存在最早推论。爱因斯坦的广义相对论发表于1916年,这个时候距离米歇尔提出“暗星”概念,已经过去了134年,1916年至今不过103年的时间,而米歇尔早在237年前就提出了关于黑洞的最初概念。在米歇尔之外,法国著名科学家拉普拉斯也提出了暗星的概念,后来德国物理学家卡尔史瓦西给了黑洞一个精确的解释。
如果将大量的物质集中在空间一点,其周围会产生奇异的现象,即在奇点周围存在一个界面——视界,一旦进入这个视界,即使光都无法逃离,后来这种“不可思议的天体”被美国物理学家约翰·阿奇博尔德·惠勒命名为“黑洞”,黑洞一词由此出现。目前人类对黑洞的理解是,引力非常巨大能够吞噬一切物质,包括光在内,任何进入黑洞视界范围内的物质都会被黑洞所吞噬,当年爱因斯坦和内森.罗森发现了广义相对论方程的一个特殊解,并提出了爱因斯坦-罗森桥,这其实就是虫洞的前身,虫洞本质上就是连接两个时空的桥梁,虫洞就像是宇宙中的任意门一样,当我们进入虫洞以后,就能够快速的达到宇宙的另一个空间。而这个穿越的速度早已经超过了光速,只不过现在科学家还没有在宇宙中发现虫洞。
第四个超光速现象——曲速引擎
曲速引擎不同于我们平时所熟知的汽车引擎通过热做功来带动汽车向前运动,而是一种超光速的推进系统,这种引擎可以将飞船周围的空间扭曲,让飞船前方的空间被压缩,后方的空间被膨胀,而宇宙飞船自身包裹着一层不受引擎影响的保护泡包裹着,以保证飞船不会被扭曲,由于飞船前后形成巨大的空间差,会产生非常巨大的引力场,简单来说,飞船本身并没有产生动力,而是扭曲了周围的空间,这些空间也因为被扭曲了才会流过飞船本身,这样看来,飞船运行速度就算是超过了光速,其实不然,实际上,这只是一种表面上的超光速,飞船本身并没有花很多能量做功前行,而是飞船周围的空间不断地收缩膨胀,它实际所做的事情不过是把两点之间的路程缩短了而已。
简单地说,就是带有曲速引擎的飞船在运作时,只是在宇宙空间中构建了一个快速通道而已,飞船在被压缩和膨胀的空间里面航行,但是这并不违背爱因斯坦的相对论,科学家认为,空间不可能被无限扭曲,所以当空间被扭曲到9.99 的时候,就是曲速飞行的极限。这个速度是光速的2140倍,我们可以计算一下,这么快的速度在宇宙中遨游是一种什么样的体验,在一倍光速下,我们从地球前往冥王星需要5个小时,这个速度对于人类来说已经非常快了,所以如果人类真的能够实现曲速引擎,那么人类探索宇宙就容易多了,不过现在曲速引擎技术还处于理论阶段,未来随着人类科技的发展,或许人类真的能够实现这项技术。小编希望人类能够早日实现自己的梦想。对此,大家有什么想说的吗?
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