世界不思議

為什麼千倍光速也飛不出銀河系?科學家:限制人類的並不是速度


為能更好地探索宇宙,人類已經開發了許多設備,同時也投入了大量資金。但是人們對空間的探索仍處在一個非常基本的階段,主要原因是各種天體之間的距離太遠,遠遠超過了人類的飛行器和探測設備所能達到的極限飛行距離。那就是,人類的飛船速度太慢,幾百年甚至幾千年都飛不出星系。

美國發射的火星探測器飛行了八年才抵達火星,而火星離地球只有5665萬千米,遠得連一光年的千分之一都不到,這距離對於宇宙來說根本不值一提。而且人類對更快速度的渴望,從古到今都沒有變過,從原始人旅行時只靠腿,到後來人們馴化動物,如駕馭馬。如此一來,人們的旅行距離被放大了好幾倍,就像古代打仗的八百里加急一樣,即使相隔數百里,騎馬傳遞信息也能在一天內達到。

然而,這種速度仍然停留在原始階段,直到火藥出現,人類的速度才有質的飛躍。一把步槍能在幾秒鐘內射殺百米以外的目標,而狙擊步槍更容易射殺千米以外的目標。接著,又出現了汽車、火車、飛機等各種運輸設備,在燃料的基礎上,將石油等化學能轉化為動能,也是人類的速度又提高了一個台階。世界上最快的飛機現在能達到6.85馬赫,即每小時7274千米。

火箭或太空船的速度比之之更驚人。以1926年發射的第一枚液體火箭為例,它的速度接近第一宇宙速度,每秒7.9公里。1957年10月4日,第一顆人造衛星「斯普特尼克1號」發射成功,進入近地軌道,並達到第一宇宙速度。接著,1959年1月2日,第一個探月飛行器飛向月球,同時使其速度達到第二個宇宙速度,每秒11.19千米。

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到目前為止,人類的速度沒有停止。1972年3月3日,先驅者10號發射,首次突破了第三宇宙速度,每秒16.66千米。隨後旅行者1號又出現了,每秒17千米的速度,比先驅者稍快一些。雖然最快的速度是新視野號,它在靠近木星時受到重力的影響,但它的速度卻直接提高到每秒20.26千米。

現在,人類可以達到的極限速度是每秒20千米,其中也包含了地球引力的影響。而且火箭的加速極限速度也只能到達第一宇宙速度,即每秒7.9公里。然後,火箭的速度完全依靠離子電池或太陽帆來提高。或許將來某一天,核聚變火箭在研究上有了突破之後,還能提高飛船的速度,理想情況下可以達到光速的1%到10%。

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然而,銀河系離其鄰近的行星最近有40光年,而其自身距離大約是20萬光年。如果我們達到了這個距離,那麼在幾百年的時間裡,我們不可能飛出星系。就算我們突破光速,以光速1000倍的速度飛行,離開星系還要花上200年。

因此,這段距離和時間已經超出了人類的壽命上限,主要是人類根本達不到光速的1000倍,只是實現光速飛行還遠遠不夠。根據狹義相對論,在我們真正達到1000倍光速飛行之後,時間也是靜止的,因此我們也意識不到時間的變化。但反過來說,在相對論中實現1000倍的光速是矛盾的,這需要天文數字的質量和能量,即使把一個太陽系連在一起也遠遠不夠。

再者,宇宙一直在無限擴張。以現在的膨脹速度來說,遠超光速。所以,如果飛船想要飛出星系,它必須比宇宙膨脹的速度快,否則它永遠也飛不出去。因此,即使實現了1000倍的光速飛行,也並不代表我們就能飛得很順利。

如果再增加速度,達到一億倍光速,此時飛躍到銀河系就很容易了。但是此時如果要挑戰穿越宇宙,恐怕還是一片空白。由於現在觀測到的宇宙邊緣是930億光年,而且這僅僅是觀測到的距離,所以我們還不知道宇宙到底有多大。所以,從宇宙或星系飛出時,我們會受到速度的限制,但更多的限制來自宇宙本身。

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