在愛因斯坦的相對論中光速被認為是宇宙的極限速度,然而,放眼宇宙930億光年的直徑下,光速實在是太慢了。于是在眾多的科幻題材中超光速是常規(guī)操作,曲率引擎、蟲洞、超時空、超光速引擎等等方法以超越光速達到目的地。那么接下來咱們來討論一下,光速的特性,以及光速為什么不可被超越的原因,以及那些在文學作品中出現(xiàn)的超光速方法,真的可行嗎?
光速的概念最早是由荷蘭科學家、物理學家和天文學家克里斯蒂安·惠更斯在17世紀提出的。在1653年,惠更斯出版了他的重要著作《光原理》,其中他詳細闡述了光的波動理論和關于光傳播的一些基本原理。在這本書中,他首次使用了光速這個術語,并提出了光在空氣和其他媒介中傳播速度的近似值。不過光速的測量要復雜多了,從17世紀到20世紀,中間有無數(shù)位科學家都參與到了其中,最終在20世紀60年代在精確測量設備對加持下,人們測出光速在真空中的準確值299,792,458米/秒。
然而把光速玩出花來的還得說是愛因斯坦。他在1905年提出的狹義相對論,將光速視為宇宙速度的極限,沒有任何有靜止質(zhì)量的物體能夠達到或超過光速。
在相對論中一旦物體接近光速,物體需要的能量就將無限大,而且其質(zhì)量也會變得無限大。然而,宇宙的質(zhì)量和能量具有一定的限度,因此有靜止質(zhì)量的物體無法達到光速。如果光速能夠被超越,整個宇宙的規(guī)律都將被打破。因此,光速不可被超越被視為宇宙的基本規(guī)定,類似于數(shù)學中的不可動搖的等式。
所以,從理論上來說光速就是宇宙的極限,正常情況下是無法達到,就更別提超越了。但并不是說就無法超光速旅行了,可以通過某種方式以繞過光速限制。
第一種就是曲率引擎。
在廣義相對論認為宇宙的時空具有彈性,可以被大質(zhì)量天體扭曲,這種扭曲的結果是引力。在曲率引擎的概念中,宇宙被認為是一個四維時空的結構。引擎的想法是通過在時空中創(chuàng)造一種曲率或縮短距離的現(xiàn)象,使得航行物體在這個曲曲折折的時空中移動,從而達到超光速的效果。實際上,宇宙航船并不是真正地以超光速運動,而是利用時空的特殊結構來縮短兩點之間的距離,從而使得航行距離看似超光速。
也就是說三維無法實現(xiàn)的事情,放到四維空間就簡單很多了。就像在二維空間中,一只螞蟻從一個點走到五米外對另外一個點需要8分鐘左右,但在三維空間里,只需要將兩個點折疊,螞蟻就可以從這個點到另外一個點,整個過程只需要幾秒。
不過,目前曲率引擎僅僅是科幻作品中的概念,還沒有被實際證明或者構建。在現(xiàn)實中,我們對時空結構和曲率引擎的技術實現(xiàn)還知之甚少。尚未有任何實驗或觀測證據(jù)能展示曲率引擎。
第二種就是蟲洞
蟲洞的概念最早是由德國數(shù)學家、理論物理學家路德維希·弗拉基米洛維奇·季米特里耶維奇在1916年提出的。在20世紀中葉和后期,蟲洞成為科幻作品和理論物理學的一個重要話題,被廣泛討論和研究。
在蟲洞的概念中,物體通過這個時空通道移動,看起來好像是以超光速運動,因為它可以在宇宙中的不同地點之間瞬間移動。蟲洞的構想是在時空中創(chuàng)造一種縮短距離的現(xiàn)象,使得物體可以通過這個通道實現(xiàn)迅速的跨越。
然而,蟲洞是否真正存在、是否能夠穩(wěn)定存在以及是否能夠被利用實現(xiàn)超光速航行,目前仍然是科學界的一個未解之謎。雖然一些物理學理論支持蟲洞的存在,但目前尚未有任何實驗或觀測證據(jù)來證實蟲洞的存在或可行性。
總之,光速就是速度的極限,目前在現(xiàn)實世界中還沒有發(fā)現(xiàn)或?qū)崿F(xiàn)超光速的技術。根據(jù)相對論的理論,光速在真空中是一個絕對極限,任何物體、信息或能量都不能以超過光速的速度傳播。因此,超光速仍然屬于科幻領域的概念,不屬于現(xiàn)實世界的科學技術。不過,人可以通過在空間方面繞過去,通過在時空中創(chuàng)造一種曲率或縮短距離的現(xiàn)象,從而達到超光速的效果。