光速是宇宙最快速度嗎?它其實慢如蝸牛!

2020-10-18 火星科普

對於人類而言,每秒能夠前進大約30萬公裡的光速非常之快。只要不到0.14秒的時間,光就能繞著地球赤道(赤道半徑6378.1公裡)旋轉一周,每秒可以繞行將近7.5周。地球上無論相隔多遠的地方,以光速前進總能快速到達。

即便到了太空中,光速仍然很快。人類發射的火星探測器飛到火星通常需要半年的時間,如果以光速前往火星,即便是地火最大的4億公裡距離,所需的時間也只要22分鐘。旅行者1號以17公裡/秒的速度飛出半徑1光年的太陽系需要耗時1.8萬年,但以光速飛行只要1年的時間。

然而,進入更加浩瀚的星際空間之後,宇宙距離之遠,使得光速也變得「慢如蝸牛」。從太陽繫到銀河系中心,以光速前進需要2.6萬年的時間才能到達。從銀河系盤面的邊緣到達另一邊緣,光至少需要走10萬年的時間。

在銀河系之外,將是廣袤無垠的星系際空間。那裡的空間極其空曠,只有一些密度極低的氣體雲和光子。星系與星系之間相隔都非常遙遠,如果以光速前往距離我們最近的大型河外星系——仙女座星系,所需的時間將會是254萬年。當然,實際時間可能會更短一些,因為仙女座星系正在朝著銀河系運動。

在2億光年之外,一個巨大的引力中心——巨引源,正在把銀河系吸引過去。如果以光速前進,則需要2億年的時間才能到達。在這麼遠的距離下,空間膨脹速度非常快,實際所需的時間要長於2億年。

如果要到可觀測宇宙的邊緣,光速前進則需要465億年。要知道,宇宙誕生到現在所過去的時間也只有138億年,所以光最遠只能前進138億光年。我們之所以能夠看到可觀測宇宙的邊緣,並不是因為那裡發出的光走完了465億光年的距離,而是因為宇宙超光速膨脹,導致當年發光的位置退行到遙遠的地方。

正是由於空間超光速膨脹,宇宙的實際範圍要遠遠大於可觀測宇宙。據估計,從整個宇宙的一端前往另一端,光需要耗時23萬億年才能到達,這還是在不考慮宇宙膨脹的情況。事實上,由於宇宙膨脹速度比光速還快,這導致光永遠也不可能從宇宙的一端傳播到另一端。

在整個宇宙之外,還有什麼,目前並不知道。或許什麼也沒有,或許還有平行宇宙。總之,宇宙之大遠遠超出我們的想像。

由此可見,光速在宇宙中真的非常慢。而相對論表明,光速是宇宙最快的速度,超光速被認為是不可能的,宇宙飛船這樣有靜質量的物體甚至就連光速都不能達到,只能無限接近。

那麼,這是否意味著宇宙大到永遠也無法被探索完呢?甚至我們就連銀河系都無法走遍呢?

雖然相對論限制了極限速度,但並沒有限制我們探索宇宙。根據狹義相對論,只要宇宙飛船的速度足夠接近光速,飛船上的時間變得足夠慢,這樣就能在有限的時間飛到遙遠的宇宙中。

另一方面,廣義相對論表明,我們可以通過操縱空間來實現超光速飛行,這就是曲速飛行。利用具有負能量密度的奇異物質,可以擴張宇宙飛船後方的空間,並壓縮宇宙飛船前方的空間,這可以讓遙遠的宇宙以超光速朝著飛船而來。

理論上,負物質不但可以實現曲速飛行,而且還能打開星際航行的終極通道——蟲洞,它可以讓我們去往任意遙遠的宇宙。霍金認為,宇宙中會自發地產生蟲洞,只是它們的尺寸太小,無法用於星際飛行,只有找到負物質打開更大的時空通道才行。

目前,人類還沒有找到終極的物理學理論,因為引力還沒有被統一起來。宇宙中還存在更加深層次的運行機制,如果我們能夠找到,也許人類文明就能發展成為宇宙中的「神級文明」,探索宇宙將猶如探囊取物一樣簡單。

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    在相對論中,愛因斯坦認為,宇宙中最快的速度就是光速,任何物體都不可能比光速還要快,人類想要達到光速也是不可能的可是,關於愛因斯坦的光速最快理論,卻一直有不少科學家質疑,同時,科學家也一直在尋找超光速存在的事物,前段時間,終於傳來了新的發現。
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    海馬是最慢的動物 蝸牛的速度理論上能達到每小時46米,它的速度大概從人的腳底走到頭頂的話,三到四分鐘左右,比蝸牛更快一些的呢就是海星,海星的速度大概是蝸牛的一倍,每小時能前進100米,比海星更快一點的就是樹懶,樹懶在樹上的速度還稍微快一點,每小時能達到0.24公裡,那麼它在地面上的速度只有在樹上的一半,所以它絕大部分時間都在樹頂上。
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  • 光速是宇宙中最快的速度嗎?有四種速度比光速還要快
    我們看整個人類文明史就會發現,它其實也是一個速度不斷提升史。人類文明的不斷發展升級也是速度的不斷提升過程。古時候的人們出門基本靠走,強大一點的交通工具也不過是馬車。而隨著人類走進科技時代,交通工具也越來越先進,速度也越來越快。有了超快的速度,我們才有了探索整個世界的資本,才能夠在速度的優勢下走遍地球,了解整個世界。
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