一光年是什麼概念?人類可以達到光速嗎?

2020-12-06 小龍科普

(本文約1200字,預估閱讀時長8~10分鐘。看古今科技,悅百味人生。請點擊右上角關注「趣談科技vlogo」)

光年是時間單位還是長度單位?一光年到底有多遠?以人類目前最快的速度走一光年需要多長時間?

光年是長度單位,是一個多用於形容天體間時空距離的單位。它是指光在宇宙的真空環境下,沿直線傳播了一年所經過的距離。大約九兆四千六百億公裡(或5.88×1012英裡)。

銀河系的直徑大約是10萬光年

人類目前製造最快的飛行器是2004年3月27日,美國宇航局研製的X-43A高超音速飛機在3萬米高空以8000多公裡(相當於7倍音速)的時速飛行了大約6分鐘,創造出人類史上飛機最高飛行速度。這也意味著人類飛行速度的追求和研究在停滯了近40年後終於取得了突破性進展(上一個飛機最高飛行速度記錄是美國的SR—71「黑鳥」間諜偵察機於1964年創造,速度為音速的3.1倍)。美國科學家稱X-43試飛成功是「萊特兄弟首次飛行以來航空技術的最重大突破」。太空中的飛行器能達到更大的速度。

旅行者號

人類藉助行星實現給太空飛行器加速的是美國宇航局製作的旅行者1號,經過運載火箭從地球發射而產生的速度,以及內太陽系行星的引力彈弓加速,達到逃離地球引力束縛的速度。

旅行者號發射器

在經過土星的引力加速後,其速度完全超過了逃出太陽引力束縛的第三宇宙速度,並以高於第三宇宙速度的速度向太陽系黃道面上方飛去。旅行者1號是人類發射的探測器中飛行距離最遠、飛行速度最快的探測器,目前認為旅行者1號距離太陽約200億公裡,速度約為17.8公裡每秒。

旅行者號

這麼快的速度,自從21977年9月5日發射到現在旅行者號依然沒有飛出太陽系。

科學家愛因斯坦認為人類是無法超越光速的。根據愛因斯坦狹義相對論物體關於能量的公式E=mv,這就是著名質能方程。E表示完全釋放出來的能量,m表示所消耗的質量,v表示物體的速度。人體的能量是一個恆定的,當v達到光速時,人的質量就要增大。當速度越接近光速,質量將會以指數倍的形式增長。質量越大想要加速就必須要提供跟多能量,這一點是人類無法達到的。

阿爾伯·特愛因斯坦

近年來伴隨著新科技理論的發展,量子技術的日漸成熟。量子技術實現瞬移未來量子技術能實現物體瞬間移動嗎,或者說無損複製?2016年8月16日,世界首顆量子衛星「墨子號」 成功發射,預示著我國在實現物體瞬間移動的古老神話中的超能力,正在逐步走進現實。這是足以讓我們中華民族自豪的偉大成就。

墨子號實現兩地之間通信

如果你能擁有一項超能力,你會選擇什麼?相信「瞬間移動」會是不少人兒時的夢想。這種超能力在物理學上並非不可能。如果我們能夠對構成物體的每一個粒子進行測量,然後在目的地用同樣的粒子完全複製其狀態,就可以得到一模一樣的物體。如今,中國科學家在這項技術上取得了重大突破。《自然》雜誌發表封面文章,介紹了中國科技大學潘建偉項目組的「多自由度量子體系的隱形傳態」研究。

看來在不久的將來,人類不能達到光速,但可以依靠量子技術實現物體間瞬移。

關注「趣談科技vlogo」,了解科技魅力,升華自我閱歷。

相關焦點

  • 一光年是什麼概念?光速在整個宇宙的尺度下,又顯得十分渺小
    光年並不適用於地球一光年究竟有多長?如果以我們的人類文明為標尺,民航飛機的時速大約為每小時900千米,光一秒能夠運動的路程大約是29.98萬千米,這意味著明航飛機要達到光一秒鐘的路程,大約需要333個小時,相當於19.3天。
  • 一光年的長度是什麼概念?
    雖然從宇宙尺度來講,一光年近在咫尺,但對於人類來說,這就是遙不可及。光速是物體的運動速度極限,宇宙中沒有物體的速度可以與之相比。只要一秒鐘,光就能行進將近30萬千米的距離。如果讓光在空間中傳播一年,它走過的距離將高達10萬億千米,這就是一光年的長度。
  • 科學菌:如果飛船速度能達到光速,飛行100光年需要多長時間?
    今天小編要帶大家了解的是:如果飛船速度能達到光速,飛行100光年需要多長時間?宇宙是非常的浩瀚的,距離是用光年來計算,所以說我們人類沒有辦法能夠想像的到宇宙到底有多大。在宇宙當中,像太陽系這樣的星系也是多不勝數,是我們人類目前來說,連太陽系都走不出去,制約的條件就是速度。
  • 你們知道一光年是究竟是什麼概念嗎?
    筆者小時候以為一光年就是光過了一年的時間,那時候以為光年是時間單位,後來有人告訴我光年是距離單位,一光年就是光跑一年的距離,這時候我雖然知道了光年的正確含義,但是對一光年這個距離長度仍然沒什麼概念,其實不只是我,很多人都無法在腦子裡想像一光年究竟有多長。
  • 光速和「米」的糾葛,光年又是什麼,人步行一光年要走多久?
    首先我們要知道光年的概念是什麼。光年就是光走一年的尺度,因此光年不是時間概念,而是距離單位,是根據光速得出的一個距離單位。光速是什麼呢?就是光在真空中的速度。現代科學已經證明,光是我們世界最快的物質傳輸速度,而且在任意慣性參考系裡,光速都是不變的,且不受觀測者運動狀態影響。
  • 假如發明出速度達到一秒一光年的飛行器,能到達宇宙的邊緣嗎?
    一秒一光年你衝出去可能瞬間你就回不來了,我先想著這個一秒一光年動能有多大?在地球你一個高鐵都可以把一個人給掀翻,先不談地球的空氣,你一秒一光年是不是想把沿途的星系給毀了?一秒鐘一光年,這個數字驚駭嚇人。超音速飛行器對人類來說都是很麻煩的事情,現在有超音速飛機,但是它的續航動力源都維持不了多久,要想到達光速那更是遙不可及問題,超光速也只能是極其有想像力的人才敢這樣的搞笑。探索宇宙科學家們都思絞盡腦汁,投入大量人力物力財力,來獲得更多的宇宙奧秘,探索尋找人類第二家園。
  • 真空中的「光速」是宇宙中最快速度嗎?什麼是「光速不變原理」?
    真空中的「光速」是宇宙中最快速度嗎?什麼是「光速不變原理」?要說「光速」,仿佛是這個宇宙給予我們生活的三維空間的一個可望而不可及的「天花板」。目前我們人類還無法讓任何的物體達到真空中的光速那樣的速度,也讓我們的許多科學實驗達到了瓶頸。
  • 達到光速時間靜止,那光速飛行,能長生不老嗎?
    達到光速,時間就會靜止,超過光速,時間會快退。值得注意的是,這是相較於仍然位於地球上的我們而言。那麼,對於光速飛行的人來說又是怎樣的光景?他們真的可以長生不老嗎?事實上,自愛因斯坦提出相對論後,科學界就發生了一場罕見的大地震,它改變了科學界內的很多認知,例如光速不變原理、黑洞、引力波等。另外,還打破了之前經典的時空觀,提出了物理學新時空觀。
  • 人類達到光速,就可以在太空航行了嗎?科學家:沒那麼簡單
    探索宇宙我國著名科學家錢學森就曾說過,人類的宇宙探索可以分為兩個階段,第一步是人類衝出地球的大氣層,在地球所在的太陽系範圍內活動;而第二步自然就是走出太陽系,到達太陽系以外的銀河系,甚至更遙遠的宇宙中去。只不過按照人類現在的科學水平,第一步都還只是剛剛起步。
  • 一光年是什麼概念?
    一光年是什麼概念?在我們的日常生活中,我們會經常用到「米」這個長度單位。比如一個人的身高大約是1.75米,一棵大樹高約10米,從這兒到到那邊大約100米等等。在地球上用千米就可以完全滿足人類衡量距離的需求了。比如,地球的直徑長度是12756千米,地球的赤道周長大約是40075千米。圖示:長度國際標準米原器如果離開了地球,再用千米來做距離單位來衡量太陽系中各個星球之間的距離的出來的結果就讓人很難理解了。比如,地球到月球之間的距離是384000公裡。
  • 人的眼光超光速了嗎?為什麼一抬頭就能看到幾百光年外的恆星?
    有人問:人的眼光是不是超光速了,為什麼一抬頭就能看到幾百光年外的恆星?有兩個所謂的超光速是最為人所津津樂道的,一個就是人的眼光超光速,一個是人的思維超光速。眼光超光速就是題主所說,一抬眼就看到數百光年外的恆星了;思維超光速則是一下子就想到數百光年外的恆星,乃至宇宙邊緣了。
  • 人靠走路能夠達到一光年的位置嗎?
    引言:眾所周知,光年是用來衡量天體之間距離的天文單位,如果用它來衡量地球上的行程或者人類的運動能力則顯得「大材小用」了。那麼人靠走路能夠達到一光年的目標嗎?跑步前進呢?答案出乎意料。在這個概念提出之後,天文學家們在研究太陽系內不同天體之間的位置關係時則方便了許多,但當他們將研究對象擴展到太陽系外之後,發現天文單位使用起來也相當麻煩,因為太陽系外的空間更加廣闊。於是有科學家提出了以光走過一年的距離作為天文單位,即光年。因為光速是宇宙中最快的局域速度,用它來形容不同星系之間的距離則要方便得多。
  • 如果速度能達到每秒1光年,是否可以前往宇宙邊荒?答案讓人失望
    自從人類發現地球不是宇宙的中心之後,就開始了對宇宙的探索之旅。只不過這次的探索和以往人類探索地球上未知的海洋和大陸不同,宇宙是黑暗且無邊無際的。黯淡的星宇中,偶爾會閃過一絲光亮,那是彗星的尾芒。那麼假設有一艘每秒速到高達一光年的宇宙飛船,一直想著一個方向不斷前進,是否有可能達到宇宙邊緣,如果可以又會看到什麼奇異的景色呢?
  • 科學家發現宇宙超級結構,達到了5.2億光年,人類能夠走出去嗎?
    過去科學家觀測發現銀河系屬於室女座超星系,這是一個直徑達1.1億光年的星系,包括了4.7萬個星系。那麼這個星系團是銀河系外最大的宇宙結構嗎?經過更先進的觀測,科學家在銀河系外發現了宇宙更加浩瀚的超級結構,範圍達到了5.2億光年。這個新發現的超級宇宙結構是拉尼亞凱亞超星系團,我們所知的室女座超星系團也只是拉尼亞凱亞的一部分而已。
  • 人類速度只要達到光速,或許可以穿越時空?科學家已經找到答案!
    眾所周知,宇宙浩大無垠,其中可見區域的半徑已超460億光年,以人類目前的飛行速度,探索太陽系內的星體尚還可以,基本不可能探索浩瀚宇宙。未來,人類若要實現自由翱翔於宇宙的夢想,首先需提高自身的飛行速度,至少得令飛行速度達到光速。
  • 為什麼達到一千倍光速,也飛不出銀河?到底是什麼限制了人類?
    光速的1000倍,在有生之年就能穿越河系了嗎?20千米/秒是人類現在能夠達到的速度,70千米/秒是意外,能將人類加速的手段,化學火箭已經到盡頭了,剩下的是離子電推火箭或者太陽帆,或者未來的核聚變火箭,當然電推和核聚變要比太陽帆要靠譜不少,但理論上電推很難超過數百千米/秒,而核聚變理論速度能達到光速1%-10%!
  • 不想上班系列:一光年到底是什麼概念?或能超乎你的想像
    不想上班系列:一光年到底是什麼概念?或能超乎你的想像對於人類來說,「光年」是一個既熟悉又陌生的概念:在學習天文學知識的過程中,「光年」是人們最常聽到的一個詞語之一;然而,對於「光年」的真正含義,卻沒有幾個人能夠了解透徹。甚至有不少人一直都將「光年」誤認為時間單位,因為其帶有一個「年」字。那麼,一光年到底是什麼概念呢?
  • 一光年到底是什麼概念?一光年有多長
    由於宇宙非常浩瀚,天體之間的距離已經無法用我們所認知的單位計算了,所以就延伸出了光年。"年"是時間單位,但"光年"雖有個"年"字卻不是時間單位,而是天文學上一種計量天體時空距離的單位。天文學家就創造了一種計量單位--光年,即光在真空中用去一年時間所走過的距離。距離=速度×時間,光速約為每秒30萬千米(每秒299,792,458米),1光年為9460730472580800米。9.46萬億公裡到底有多長呢?
  • 無限接近光速飛行一光年大概需要多少時間?
    要想知道光飛行一光年需要多少時間?只有兩個答案:1年或0。至於到底是哪一答案,這要看是相對於誰的時間,是在什麼參考系觀察的結果。我們知道,1光年是個長度單位,它的意思就是光走一年的距離,大約是9.45萬億公裡。
  • 宇宙年齡138億年,直徑930億光年,宇宙膨脹超光速了嗎?
    在這個問題中出現了兩個數字和兩個概念,那我們就來分別詳細的把這些概念說清楚,那麼問題也就迎刃而解了。對於宇宙我們最直觀的感受就是大並且歷史悠久,在空間上和時間上都屬於極致的一幢狀態。目前的科學體系就是建立在奇點暴漲之後,經常有人提出這樣的言論:奇點之外是什麼?奇點之前是什麼?那麼就就徹底告訴你,在當前的科學體系下奇點之外和之前的概念是沒有意義的。