為什麼光速不能超越?聽完科學家的認真分析後恍然大悟

2020-12-06 探索浩瀚星空

人類誕生於數百萬年前,自從人類誕生後就開始了對這個世界的不斷探索。可是古時候由於沒有發達的交通工具,依靠出門基本靠走的速度,能夠探索的區域也是非常有限的。

隨著人類走進科技時代之後,交通工具不斷更新,速度也越來越快,終於讓我們能夠走遍地球的各個角落,對這個世界也有了更多的認知。由此可見,速度才是王者,只要有了不斷提升的速度優勢,我們就可以走遍地球的每一個角落,同時也可以走出地球探索宇宙。

過去的人們認為速度是沒有上限的,它可以無限提升。可是隨著人類科技的不斷進步,科學家發現原來速度也是有極限的,這個極限就是光速。光速在物理學中是一個常數,為什麼物體的速度無法超越光速呢?

早期的科學家,伽利略和胡克等認為,光子在太空中的運動速度是絕對最大值,是終點,而且所有物體的運動速度都不能逾越光速。這是最早提出光速是速度極限值的時期,1676年,丹麥科學家奧拉夫·羅默有史以來第一次估計了光速,而且估計值與光速的真實值比較接近,即:220 000公裡/秒。後來,隨著對光的研究,人們對光速的數值有了更精確的估計。例如,科學家詹姆斯布拉德利,利用光的畸變這一原理,證明了光速的有限性,並計算出這一數值為308 000 km / s。

在19世紀,法國科學家阿曼德斐索在實驗室中得到了一個比較準確的光速值,即:313,000公裡/秒。1950年,根據某種原理,來自瑞典的科學家貝奇斯傳德也測得了一個光速值,即:299 793.1 km / s。

再後來,隨著具有穩定輻射頻率的雷射光學裝置出現後,它能記錄光子的準確速度,即:299 792 458 m / s。但是,這是一個極限值,即使到今天,有了足夠的先進科學技術,我們也不能逾越這個值,那麼,這個光速值為什麼無法突破呢?

愛因斯坦提出了相對論,提出了有質量的物體,它的速度只能無限接近光速而無法到達,宇宙中唯一能夠達到光速的物質是光子,原因就是光子沒有質量。因此我們觀測到的星空深處的天體或其它宇宙現象,其實都是過去的情況而不是現在的。比如我們觀測到5000光年外的超新星爆發,其實是5000年以前的景象,原因就是光子從5000光年外到達地球需要5000年。

光子的速度能夠達到光速,可是它仍然無法突破光速。而有質量的物體之所以只能無限接近光速,原因就是當物體的速度不斷增加的時候,它的質量也在不斷增加,接近光速的時候,它的質量達到了無限大,需要的能量也是無限大。而理論上是不存在無限的質量和能量,自然有質量的物體也只能無限接近光速。

當科學家知道物體速度的極限是光速的時候,對於探索宇宙也充滿了迷茫。要知道浩瀚的宇宙大到我們無法想像,現在我們的可觀測宇宙範圍達數百億光年,如此廣闊的範圍,即使以光速飛行,我們想要探索穿梭,也需要至少數百億年的時間,更不說這個範圍只是宇宙的冰山一角,真實的宇宙範圍有可能遠遠超越這個數字。

如果光速無法突破,那人類將永遠不可能有希望探索整個宇宙,甚至我們想要探索整個銀河系也基本不可能,銀河系的直徑至少10萬光年,飛船以光速飛行還需要10萬年才能橫穿。物體的速度極限是光速,那麼宇宙中真的不存在超光速現象嗎?

答案是否定的,自從愛因斯坦提出相對論之後,時空的概念成為了科學家研究探索的重點。同時科學家也在宇宙中發現了一些超光速現象,比如宇宙大爆炸之後的膨脹速度就超越了光速。既然宇宙中存在超光速現象,那麼光速就有可能突破。

可能很多人會說,如果光速能夠突破,那不是和相對論相悖嗎?事實上它們也並不相悖。相對論中的光速無法突破是在靜止宇宙中的速度極限。可是時空理論告訴我們,這們的宇宙並不是平坦的,而是一個類似於宇宙薄膜的結構。

物體的速度無法超越光速,可如果利用時空彎曲,就有可能讓物體的速度突破光速。這一點類似於地球上的衝浪,衝浪的時候,腳下的衝浪板是不動的,真正帶動它前進的是一個接一個的浪。浪的波動帶動著衝浪板快速前進,而且這種速度非常快。

宇宙的時空彎曲就類似於衝浪,通過時空的彎曲帶動飛船超光速前進。科學家稱這種航行模式為曲速航行。當然,正常情況下,宇宙是平穩的靜止狀態,不會出現彎曲。要想讓時空彎曲,需要強大的能量激發,只有強大的能量才能夠改變飛船周圍的時空結構,讓其發生彎曲,從而帶動飛船超光速飛行。

科學家提出的蟲洞理論,其實也是一種曲速航行模式,它是利用強大的能量打開通道,這個通道就是利用了時空的彎曲強行在宇宙膜上打開一個通道,這個通道連接著兩個不同的空間,進入蟲洞航行也相當於飛船進入了衝浪波裡,由時空波帶動著飛船快速前行,它的速度遠超過光速。

相信不少朋友看科幻小說,裡面的星際文明在宇宙中穿梭是利用跳躍來進行的,這種跳躍和曲速航行是差不多的,利用的也是空間的彎曲。具體的方法就是讓飛船快速航行,速度越來越快,無限接近光速的時候,就可以利用產生的巨大能量打開蟲洞,然後進行跳躍,瞬間到達遙遠的星空深處。

當然,超越光速的飛行對於人類來說還太遙遠,我們現在連亞光速飛行都無法做到。人類在未來首先要突破的是亞光速飛行,只要實現子亞光速飛行,我們才能夠走出太陽系,探索周邊的星系。而只有實現了亞光速飛行,才有希望更進一步,實現光速飛行直到最後的超光速飛行,這是需要一個漫長的過程。

小夥伴們,你們認為人類要實現超光速飛行需要多久?歡迎大家在下方留言討論,發表自己的見解和看法。

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