光速無法超越的宇宙鐵律是真的嗎?在它面前,光速慢如蝸牛

2020-05-09 科學探索007

人類為什麼能夠走遍地球的每一個角落?人類為什麼能夠走出地球,站在太空中欣賞地球的美麗?我們為什麼能夠在很短的時間內從地球的南端走到北端?這一切的根源就是速度。

人類文明的發展史,也可以說是速度發展史,古時候的人們出門基本靠走,最快的交通工具應該是馬車了,所以古人們的活動範圍是非常有限的,大部分的人們一輩子也只能在自己方圓數百裡的範圍內活動。

可是隨著人類走進科技發展的時代之後,各種快速的交通工具不斷出現,自行車,摩託車,汽車,飛機,火箭等,速度也越來越快。有了快速的交通工具,我們可以在很短的時間內跨越數千公裡,數萬公裡,可以從地球的南端飛到北端,走遍地球的每一個角落。

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火箭的速度更是快,它讓物體突破了地球引力的限制,將衛星送上天,將探測器送上太空。人類也終於走出地球開始了宇宙探索之旅。可是當人類走出地球之後,看到浩瀚宇宙的時候,不少會產生了這樣的一個懷疑:人類真的有希望走遍宇宙的每一個角落嗎?

我們都知道,浩瀚的宇宙距離以光年為基本單位,太陽系算上奧爾特星雲直徑範圍超過了一光年,即使以人類現在最快的離子推進器,想要飛出太陽系也需要至少6000年,更不要說探索直徑達10萬光年的銀河系了,而人類目前的可觀測宇宙範圍達920億光年,這需要什麼樣的速度才能夠探索完啊?

如果速度可以無限提升上去,或許人類還有希望探索整個宇宙。可是愛因斯坦相對論給物質的速度又上了一道枷鎖。根據愛因斯坦相對論,任何有靜止質量的物體其速度只能無限接近光速,而無法到達。也就是說光速是物體速度的極限,只有像光子這種沒有靜止質量的物質才能夠達到光速,這也僅僅是達到光速,想要超越光速基本不可能。

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那麼人類想要探索整個宇宙需要什麼樣的速度才行呢?這個速度有可能是幾千倍光速,幾萬倍光速,幾億倍光速。這樣的速度是不是讓無數人感到絕望呢?但是人類是一個頑強的文明,鐵律就是要被不斷打破,人類文明才能進步。於是有人提出疑問:光速無法超越的宇宙鐵律是真的嗎?

想要知道光速是否可以突破,我們首先需要在宇宙中找到存在的超光速現象,只要確定了宇宙中確實存在超光速現象,那麼光速無法超越的宇宙鐵律就是錯誤的,人類還是有希望實現探索整個宇宙的夢想。那麼宇宙中存在超光速現象嗎?答案是的。光速在它面前慢如蝸牛。

雖然我們目前還沒有在宇宙中發現能夠進行超光速的物質,但是超光速現象存在的,這個現象就是宇宙膨脹的速度。現代科學認為宇宙起源於138億年前的奇點大爆炸,大爆炸之後宇宙也開始快速膨脹,這個膨脹速度是驚人的,超越了了光速。

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雖然現在宇宙膨脹的速度相比於宇宙誕生的早期已經慢了很多,但是其速度仍然超越光速,光速在它面前慢如蝸牛。那麼宇宙膨脹的速度為什麼會超越光速?愛因斯坦相對論提出,我們的宇宙更像是一個時空膜,天體和各類物體都附著於這個宇宙膜上。

天體不同的質量對宇宙時空膜產生不同的壓力,也就產生了不同的引力。宇宙膨脹的背後原因現在我們還不清楚,但是宇宙這張膜在不斷向外拉升的時候,會帶動膜上的天體,星系相互遠離,離中心點越遠的星系其遠離的速度越快,這個速度超越了光速。

事實上,這樣的例子我們在日常生活中也可以看到,你在一個氣球上畫上很多個點,然後將這個氣球不斷吹大,你會發現氣球上的那個點都在快速遠離,離中心位置遠的點遠離的速度越快。而宇宙的膨脹和星系的遠離,類似於氣球膨脹上面點的情況。

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科學家用哈勃常數來衡量距離不同的物體遠離我們的速度,最新的哈勃常數為每秒70千米/百萬秒差距,一百萬秒差距約為326萬光年,也就是說你從宇宙膜中心望去,距離你326萬光年的星系正以70千米/秒的速度離你而去,距離你652萬光年的星系遠離你的速度為140千米/秒。

以此類推,當一個星系和銀河系的距離達到140億光年時,它離開我們的速度就等同於光速了,而可觀測宇宙的直徑為920億光年,其中絕大多數星系散發的光芒永遠也無法落入人類的視野之中,它們拋棄銀河系的速度遠超光速。

科學家認為,宇宙大爆炸之後,早期的膨脹速度遠超現在的膨脹速度,奇點大爆炸之後1秒,可觀測宇宙已經有10光年大小,1年之後已經擴大到10萬光年,1萬年後可觀測宇宙的直徑就膨脹到1000萬光年,現在的可觀測宇宙範圍為920億光年,它的膨脹速度仍然超越光速。

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可能有人會說,這種超光速現象和愛因斯坦相對論物體速度無法超越光速是相悖的嗎?事實上,它們並不相悖,愛因斯坦相對論提出的光速無法超越理論,只適用於時空平直的的慣性系,可如果時空是彎曲的,那情況就完全不同了。

我們在正常的航行之下,物體的速度最多只能無限接近光速,比如99.99%光速,這樣的速度自然無法實現探索宇宙的夢想。可如果讓時空彎曲之後,那速度就不同了,已經沒有了速度的限制,只要技術能夠跟上,幾千倍光速,幾萬倍光速都有可能。

那如何實現這樣的超光速飛行呢?科學家想到了兩個方法, 一個是曲速引擎模式,另一個是蟲洞模式。曲速引擎的原理就是通過改變飛船前後空間的變化來實現的,讓飛船前方的空間壓縮,讓後方的空間膨脹,這樣就可以讓飛船周圍的空間彎曲,相當於讓宇宙膜產生了彎曲,這個時候宇宙膜膨脹的速度會超越光速,然後帶動飛船進行超光速飛行。

這一點有點類似一項冒險運動:衝浪,當運動員進行衝浪的時候,踏板本身是不動的,移動是前後浪,隨著浪的波動快速前行。曲速引擎模式下的情況也是一樣,飛船本身不動,空間彎曲帶來的超光速空間流帶動著飛船前進。

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另一種蟲洞模式那就更高級了,雖然現在蟲洞的存在還處於理論研究當中,但是科學家卻非常相信,蟲洞並不虛幻的,而大概率存在於宇宙當中。如果宇宙當中沒有天然蟲洞的存在,未來人類也可能實現人造蟲洞。

蟲洞其實就是在宇宙膜上打一個洞,這個洞連接著不同的宇宙空間,比如銀河系和仙女座星系打通一個蟲洞,這個洞是一道門,穿過這道門就可以實現銀河系和仙女座星系的快速穿梭,有可能只需要幾分鐘的時間。要知道這兩個星系的距離可是達250萬光年,幾分鐘可穿越250萬光年,這是什麼樣的速度,快到讓我們懷疑人生。

有人說,造物主似乎和智慧生命開了個不大不小的玩笑:先讓你見識一下宇宙的遼闊壯美,再隨手給星際旅行的速度設定了一個上限。事實上,造物主並沒有和我們開玩笑,也沒有設定速度的上限,它設定的只是傳統意義上的速度上限,卻給我們打開了另一扇通往宇宙盡頭的門。相信只要人類科技不斷發展,未來我們終有一天可以實現曲速航行,蟲洞穿梭,那個時候浩瀚的宇宙我們可以盡情遨遊,我們的目標是星辰大海。

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    火箭更快,它打破了重力的限制,向天空發射衛星,向太空發射探測器,最後,人類走出了地球,開始了探索世界的旅程,但當人類走出地球,看到許多世界時,會有很多疑問:人類真的有希望走遍世界的每一個旮旯嗎?這個速度可能是光速的數千倍,光速的數萬倍,光速的數億倍,這種速度會讓數百萬人絕望嗎?然而,人類是一個強大的文明,必須不斷打破鐵律,使人類文明得以進步,所以有人問:世界上的鐵定律,光的速度不能超過真的嗎?
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  • 光速為什麼無法被超越?
    其中關於不能超光速準確的描述如下:有靜止質量的物體永遠達不到光速,理論上只能無限接近於光速,光子由於沒有靜止質量可以為光速;例如現代的各種通信極限就是光速。我們知道光速約為30萬公裡每秒,為什麼我們無法超越這個速度呢,光速真的無法被超越嗎?
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    但在廣袤無垠,未知深邃的宇宙背景下,顯得如同光速和蝸牛一般,數億光年外的系外恆星發出大的光子在進入我們眼睛之前,已經在宇宙遨遊數億年。人類或許真的後悔知道宇宙的廣袤了:知道的越多與了解的比列在數百倍的擴大!
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    經過一代代人對光速進行測量,光速的數值也越來越接近真實值,直到19世紀末赫茲在實驗室中發現了麥克斯韋預言的電磁波,電磁波也是一種波它的速度可以用頻率乘以波長,最後得到電磁波的速度為30萬公裡每秒,而恰巧前人對光的測量其速度也接近於30萬公裡每秒。 這個時候人麼才逐漸地意識到光就是一種電磁波,而光速是宇宙中最快的速度是由愛因斯坦提出來的。
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    光速不可超越源自於愛因斯坦的狹義相對論,狹義相對論認為,任何沒有靜止質量的物體都會以光速進行運動,光子就沒有靜止質量,所以它就以光速運動。而對於擁有靜止質量的物體而言,不論它的質量是多少,都只能無限接近於光速,而不可能達到光速。這是為什麼呢?
  • 光速並非不可超越,這些速度就比光速快!
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  • 宇宙中最高的速度真的是光速嗎?還有比光速更快的速度嗎?
    但是帕克號探測器的快僅僅是相對於人類來說的,如果從宇宙的角度來看,帕克號探測器的速度慢得像蝸牛一樣的,那麼它有多慢呢?220萬光年,整個宇宙的半徑更是高達465億光年,以帕克號的速度飛行根本無法實現,所以人類需要一個更快的速度。
  • 全息宇宙理論、奇點理論及光速無法超越?
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  • 為什麼光速被限定了?愛因斯坦早已預料,人類無法超越光速
    但其實不是這樣的,愛因斯坦曾經說過,一個有質量的物體,它的速度是有限的。物體進行運動,是可以無限地接近光速,但是卻永遠都無法達到光速。科學家表示,由於受到了限制,在宇宙當中,目前最快的速度就是光速。這樣就引起了很多人的質疑,究竟是什麼原因,使得人類一直無法超越光速呢?其實這個道理很簡單,愛因斯坦以簡單的話語,就解釋了這個問題。
  • 為什麼宇宙中的物質無法超越光速
    為什麼宇宙中的物質無法超越光速 物理學家們討論的光速是指光在真空中傳播的速度,比如外太空這個速度簡稱「c」 約為每秒30萬千米。不能超越光速的原因就是因此公式定理。 該方程表明質量 m 和能量 E 是等價的,也就是說物質的質量越大,其蘊含的能量就越大,也就意味著物質所含能量越大,那它也就越重。
  • 宇宙超光速膨脹!這已經超越了守恆定律,愛因斯坦真的對嗎?
    隨著近現代科學技術的不斷進步,有很多人都認為在宇宙當中肯定存在一種比光速還要快的傳播方式,而根據愛因斯坦的解釋,光速已經是理論上可以達到的最快速度了,這就有一些矛盾了,難道愛因斯坦真的錯了嗎?其實就小編認為,愛因斯坦本身並沒有錯,相反他還很聰明,愛因斯坦所研究的物質守恆定律在地球上面確實能夠運用,但是地球法則和宇宙法則還是存在一定區別的,這點就不能用物質守恆定律來解釋了。首先沒人能確定宇宙就是在無限膨脹(它也有可能是在無限的收縮)沒有人知道現今宇宙的盡頭到底在哪裡!雖然愛因斯坦的守恆定律可能並不能全面的概括整個宇宙,但誰又能說他就是錯的呢?
  • 其實在宇宙中真的有比光還快的東西,在它面前我們就是蝸牛
    相信生活在這個時代的人對於速度都有一定的了解,那麼在目前我們知道的最快的速度還是要屬我們平常生活中都能看見的光線,那麼就有人問那它的速度究竟是有多快,據說這是在我們現在這個地球上能夠預測到最快的了,而且它的速度也已經達到了將近30萬千米每秒。
  • 不能超越光速?科學家已發現多種超越光速的存在
    任何物質都不能超越光速,這個定理我們都快印到骨子裡了。可是,真是這樣嗎?還記得大學上物理課時,老師說,光速是物質能達到的最快速度,我當時就特別懷疑這個說法。為啥啊?因為歷史上凡是聲稱XX是最XX的,最後都被時間給淘汰了。
  • 光速是宇宙中最快的速度嗎?其實它早已被打破,超光速早就出現了
    如果人類現在還無法走出地球,那我們對宇宙的認知也不會有太多,最多比古人了解得多一些。由此可見,人類文明想要不斷升級,一步步成為宇宙的高級文明,就離不開速度的不斷提升。那麼速度能夠無限提升下去嗎?在愛因斯坦相對論沒有出現之前,人們都認為,速度是沒有極限的,它可以無限提升。可是當愛因斯擔相對論出現之後,給人們澆了一盆冷水。
  • 愛因斯坦是怎麼知道光速無法超越?達到光速時,時間就會靜止
    愛因斯坦是怎麼知道光速無法超越?達到光速時,時間就會靜止 愛因斯坦提出的狹義相對論向人類陳述了一個事實,他告訴我們,光速是這個宇宙中最快的速度,是僅能接近、無法超越的速度,值得注意的是,該理論是人們認識宇宙的基礎,也是科學家們普遍認同的理論,愛因斯坦的思想還表明,宇宙中的一切事物均以一個固定的速度在時空中運動,該速度名為光速,或許你會感到這種觀念十分怪異,實際上這也是人類在日常生活中無法觀側到相對論效應的原因