從20世紀(jì)初天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)宇宙膨脹到今天已經(jīng)100多年了,可觀測(cè)宇宙的膨脹速度被證明是越來(lái)越快的,可觀測(cè)宇宙的直徑也被精確到了930億光年,年齡則是138.2億年。
930億光年的直徑和465億光年的半徑,對(duì)于人類而言是很難想象的存在,因?yàn)樗某叨戎蟪^(guò)了人類大腦的思考范圍。
看起來(lái)以每秒30萬(wàn)公里的速度從地球出發(fā),一刻不停地飛465億光年,你就能到達(dá)可觀測(cè)宇宙的邊緣,但由于宇宙本身的超光速膨脹,你是永遠(yuǎn)也無(wú)法到達(dá)宇宙邊緣的,除非你能超光速飛行,跑贏宇宙膨脹速度。
那么超光速是可行的嗎?
愛因斯坦的狹義相對(duì)論認(rèn)為,存在質(zhì)量的物體會(huì)在加速的過(guò)程中不斷提升自己的質(zhì)量,最終在速度到達(dá)光速之前,質(zhì)量就變成了無(wú)限大,因此靜止質(zhì)量不為0的物體無(wú)法達(dá)到光速,只能無(wú)限接近光速。
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唯一能達(dá)到光速的只有光子本身,因?yàn)楣庾記]有靜質(zhì)量,只有運(yùn)動(dòng)的時(shí)候才有動(dòng)質(zhì)量,也就是光壓,所以從這一點(diǎn)來(lái)看,人類或者別的什么東西想達(dá)到光速的唯一辦法就是變成光,是不是有種迪迦奧特曼的感覺了?
雖然狹義相對(duì)論劃定了達(dá)到光速的條件,但后來(lái)發(fā)表的廣義相對(duì)論卻認(rèn)為時(shí)空是可以被質(zhì)量隨意扭曲的,這種扭曲不但會(huì)讓時(shí)間流逝速度變慢,更重要的是會(huì)拉近兩個(gè)物體之間的距離,從而達(dá)到縮地成寸的效果。
愛因斯坦羅森橋或者說(shuō)蟲洞,就是廣義相對(duì)論預(yù)言的一種天體系統(tǒng),蟲洞能把相隔千萬(wàn)光年的兩個(gè)星球或者星系通過(guò)扭曲時(shí)空的方式連接,從而讓人在短時(shí)間內(nèi)跨越千萬(wàn)光年,就像《星際穿越》里的高等文明放在太陽(yáng)系內(nèi)的蟲洞一樣,人類最終靠著它到達(dá)了新的星球。
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那么除了蟲洞之外,還有其他超光速的辦法嗎?
在科幻小說(shuō)中經(jīng)常能看到“超空間”,伴隨著超空間的還有超光速飛船,這種超光速飛船在飛行的時(shí)候并不在正常的宇宙空間中,因此也就不受宇宙中超光速規(guī)則的限制,從而達(dá)到了超光速飛行的效果。
然而這種涉及到空間維度的技術(shù)實(shí)在是太科幻了,目前物理學(xué)界最大膽的超光速飛船想法,也僅僅是制造一個(gè)包裹飛船的曲速泡而已,并不是尋找超空間入口。
曲速泡可以理解為一個(gè)包裹飛船的小空間,飛船將在這個(gè)小空間內(nèi)飛行,進(jìn)而擺脫光速限制實(shí)現(xiàn)超光速運(yùn)動(dòng),除了曲速泡外還有曲率驅(qū)動(dòng)飛船,即把前方的空間拉近,把后方的空間延長(zhǎng),在千萬(wàn)光年的尺度上進(jìn)行縮地成寸。
所以曲率驅(qū)動(dòng)本質(zhì)上不是飛船到達(dá)了目的地,而是目的地靠近了飛船然后再反彈回原地,只不過(guò)這種近似于把宇宙時(shí)空當(dāng)成橡皮泥反復(fù)揉捏的想法實(shí)在太過(guò)于科幻,理論上雖然可行,但光想想就知道要花費(fèi)多少能量。
拋開超光速不談
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在人類文明目前飛船速度還徘徊在千分之一光速的情況下,火星軌道以外的太陽(yáng)系天體就都談不上什么意義了,光是開發(fā)太陽(yáng)系,飛船的速度就必須達(dá)到光速的百分之一甚至是十分之一,也就是每秒3000公里到3萬(wàn)公里。
很顯然,化學(xué)動(dòng)力飛船是不可能達(dá)到這個(gè)要求的,因此在推進(jìn)技術(shù)上必須有所革新才行,最適合在未來(lái)充當(dāng)飛船引擎的莫過(guò)于可控核聚變反應(yīng)堆了。
雖然距離實(shí)現(xiàn)可控核聚變似乎永遠(yuǎn)只剩50年,但考慮到地球以及整個(gè)太陽(yáng)系豐富的氫氦資源,以及核聚變的能量密度,它在未來(lái)是必然會(huì)成為飛船能量來(lái)源的,就像原子彈之后馬上就是核潛艇與核動(dòng)力航母一樣。