在人類歷史上的某個(gè)漫長時(shí)期里,人們普遍認(rèn)為光傳播是瞬間完成的,他們錯(cuò)誤地認(rèn)為光速是無限快的。后來,伽利略雖然意識(shí)到了光速的有限性,但他和他的助手曾在兩座山頂上點(diǎn)燃燈火,卻未能計(jì)算出光傳播的延遲時(shí)間。直到天文學(xué)家們利用望遠(yuǎn)鏡觀察木星衛(wèi)星的變化時(shí),才意識(shí)到光速的有限性。當(dāng)時(shí)計(jì)算出的光速約為每秒40萬公里,隨后經(jīng)過不斷精確測量,才得出了今天每秒30萬公里的準(zhǔn)確數(shù)值。
在愛因斯坦的相對(duì)論中,光速被視為宇宙中的極限速度。任何具有靜止質(zhì)量的物體都無法達(dá)到光速,更不可能超越它。相對(duì)論表明,隨著物體速度的增加,其質(zhì)量也會(huì)增大。而要使具有質(zhì)量的物體達(dá)到光速,需要的能量將趨于無窮大。而一旦物體達(dá)到光速,其質(zhì)量將變?yōu)闊o窮大。
整個(gè)宇宙的質(zhì)量和能量都是有限的,盡管這些數(shù)值非常巨大,但與"無窮大"相比仍然微不足道。因此,具有靜止質(zhì)量的物體無法達(dá)到光速,因?yàn)槠滟|(zhì)量將變?yōu)闊o窮大,而宇宙的總質(zhì)量是有限的,如果光速被突破,宇宙將面臨崩潰的風(fēng)險(xiǎn)。
許多人錯(cuò)誤地認(rèn)為,兩束光的相對(duì)速度是光速的兩倍。事實(shí)上,兩束光之間的相對(duì)速度仍然是光速。在計(jì)算光之間的相對(duì)速度時(shí),我們不能再使用牛頓時(shí)代的相對(duì)速度公式,而需要運(yùn)用洛倫茲變換。因?yàn)榕nD時(shí)代的物理學(xué)只能描述宏觀低速狀態(tài)下物體的運(yùn)動(dòng),而對(duì)光的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)需要用相對(duì)論來描述。
我們現(xiàn)在只知道光速是宇宙中的一個(gè)基本常數(shù)。光子之所以能夠達(dá)到光速,是因?yàn)樗鼈兊撵o止質(zhì)量為零。如果光速可以被超越,整個(gè)宇宙的基本規(guī)則將被打破。
光速不可被超越可能是我們這個(gè)宇宙的"規(guī)定",就像1+1=2一樣不可撼動(dòng)。然而,愛因斯坦提出了一種以偏概全的超越光速的方法。
廣義相對(duì)論認(rèn)為宇宙時(shí)空具有彈性,能夠被大質(zhì)量天體任意扭曲。這種時(shí)空的扭曲表現(xiàn)為引力。當(dāng)時(shí)空被大質(zhì)量天體扭曲到極致時(shí),就形成了黑洞。包括光在內(nèi)的所有物質(zhì)一旦進(jìn)入黑洞,將永遠(yuǎn)無法逃離。
在時(shí)空結(jié)構(gòu)能夠被質(zhì)量扭曲的情況下,愛因斯坦除了黑洞和白洞外,還預(yù)言了一種名為蟲洞的天體。蟲洞利用了時(shí)空扭曲的特性,將相隔數(shù)億甚至數(shù)千萬光年的星系連接起來,從而實(shí)現(xiàn)了跨越光年的傳輸。正如電影《星際穿越》中所描繪的那樣,人類通過蟲洞才能到達(dá)遙遠(yuǎn)的星球。
雖然目前蟲洞技術(shù)仍然局限于科幻作品中,但隨著人類對(duì)相對(duì)論的研究和深入探索,人造蟲洞未來有望成為現(xiàn)實(shí)。唯一的問題是,物理學(xué)界尚不清楚蟲洞是否具有雙向傳輸?shù)哪芰ΑH绻x洞能夠?qū)崿F(xiàn)雙向傳輸,那么我們就需要以太陽系為起點(diǎn)逐漸擴(kuò)展蟲洞網(wǎng)絡(luò)。
如果蟲洞只能單向隨機(jī)開啟,那么人類就有可能在地球附近創(chuàng)建蟲洞,然后隨機(jī)穿越到宇宙中的任意角落,直到探索整個(gè)宇宙的奧秘。
光速的限制給我們帶來了困擾,但也激發(fā)了人類對(duì)宇宙的探索。盡管光速無法被超越,但我們可以通過利用時(shí)空的奇妙性質(zhì),如蟲洞,來實(shí)現(xiàn)更快速的星際旅行。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,我們或許有望揭開光速以外的更多奧秘,開拓人類的未來。