最接近真空中的光速光速的星际旅行从理论上说可行吗?

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人类能否以接近光速飞行?
美国正在开发能够以超过5倍音速飞行的超高速飞行器
目前采用绿色能源的赛车都已能达到惊人的高速
这是一台离心机,飞行员们会用这种设备测试人体能够耐受的过载极限
  据英国广播公司(BBC)近日报道,目前人类最快的飞行速度为39897公里/小时,这一纪录已保持了46年,那么,它什么时候会被打破呢?人类最终能以多快的速度遨游太空?
  人类自诞生之日起,就执着于追求更快的速度,文学名著中也不乏这方面瑰丽而浪漫的描述,最典型的就是中国古典名著《西游记》中“孙悟空一个筋斗云十万八千里”的桥段。
  当然,现实生活中也充满了各种最快速度的纪录。据媒体报道,今年7月,一辆由德国学生研发的电动汽车的测试结果显示,从0加速到62英里/小时仅需1.779秒,创造了全球电动汽车最快的加速度纪录,而此前技术最先进的特斯拉Model S从0加速到60英里/小时需要2.8秒。
  另据英国《每日邮报》今年6月报道,美空军透露,他们希望在2023年前研发出5倍多音速的高超音速飞机。这种飞机的速度高达6100公里/小时,从伦敦到纽约不超过1小时。只不过,这种飞机设计为非载人式,但不载人并非因为人体无法承受如此快速的飞行,实际上,人类此前就已经以超过5倍多音速的速度飞行过。
  那么,人类的飞行速度是否存在某种极限呢?造成这一极限的症结又是什么呢?
  现有纪录已岌岌可危
  目前,人类的飞行速度纪录由美国国家航空航空局(NASA)参与“阿波罗10号”探测任务的三位宇航员所保持。1969年,“阿波罗10号”从发射起点抵达太空终点旅行时的速度高达39897公里/小时。世界最大的国防工业承包商、世界级军火“巨头”美国洛克希德?马丁公司的吉姆?布瑞说:“我认为100年前,我们可能无法想象人类能以超过40000公里/小时的速度行进。”
  “但我们或许很快就能打破这个纪录。”布瑞说。他是NASA“猎户座(Orion)”载人飞船乘员舱的负责人。这种新型飞船旨在将宇航员送入低地球轨道,它将非常有希望突破此前已保持46年之久的人类飞行速度纪录。
  根据目前的计划,NASA正花大气力研制的新型运载火箭“太空发射系统(SLS)”计划于2023年将“猎户座”飞船送往太空,届时它将搭载宇航员访问一颗此前已被拖入月球轨道的小行星,未来还将承担起将人送往火星的任务。
  现在,设计师们估计,“猎户座”飞船的常规速度可以达到3.2万公里/小时。不过,即便按照“猎户座”目前的基本配置,“阿波罗10号”的速度纪录都可能被打破。布瑞说:“这是因为,设计师们为‘猎户座’制定的‘人生规划’使其可以完成多种不同的使命,因此,它的速度还可以大大提升,可能远远超过目前规划的速度。”
  但即便是这一速度也不能代表人类遨游太空的速度极限。布瑞解释道:“只有一件事能真正阻止人类飞得更快,那就是光速。”光在真空中的行进速度约为10亿公里/小时,那么,我们能否安全地填补目前4万公里/小时的速度与光速之间的巨大鸿沟?
  令人惊奇的是,这是可以做到的。因为速度――也就是运动的快慢,对于我们的身体本身而言并不存在什么极限,只要我们持续不断地朝着一个方向加速前进就行。
  斯蒂芬?霍金就曾经表示,有朝一日人们有可能制造出飞行速度接近光速的飞船,理论上可以达到每小时6.5亿英里,而这种飞船上的时间流逝速度则会相对较慢,因此,人们能搭乘这种飞船造访遥远的星系,实现梦寐以求的星际旅行梦想。
  但即便我们能克服建造出超快速飞行器的诸多技术难题,我们主要由水组成的脆弱柔软的身体仍将不得不面临许多与超高速行进有关的问题。另外,如果人类通过利用现有物理学的漏洞或颠覆性的发现而获得超光速的速度,那么,也可能会遇到很多意想不到的危险。
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地球上接近光速的物质?
地球上接近光速的物质是什么?核反应堆的速度是否接近光速?请举例说明!
在1977年科学家们发现在银河系中心附近有一个可能的反物质源。如果那个地方真的存在,也意味着存在天然的反物质,所以我们将不再需要制造反物质。
但是目前,我们将不得不创造我们自己的反物质。幸运的是,通过使用高能粒子对撞机(也叫做离子加速器)这种技术制造反物质是可行的。离子加速器,象CERN,是沿很强的环绕的超磁场排列的一些巨大的隧道,超磁场可以使原子以接近光速的速度推进。当原子通过加速器出来时,它轰击目标,创造出粒子。这些粒子中的一些就是用磁场分离的反粒子。这些高能离子加速器每年只能产生几个毫微克的反核子。一毫微克是一克的十亿分之一。所有一年之内在CERN产生的反核子只够一个100瓦的电灯泡亮3秒钟。如果要用反核子进行星际旅行将需要消耗几吨才能实现。
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相关问答:丝印业到什么时候可以机器化
手工丝印早晚都会淘汰,我想了解丝印行业以后会发展到什么程度?谢谢!
09-11-06 &匿名提问
只能无限接近光速而无法超越
如果承认相对论的话,他的前提就是光速无法超越,光子的质量为0,所以才可以达到300000千米/秒的速度。其他任何有质量的物质,速度越接近光速,质量就会变得越大,使得继续加速无法实现。所以如果按照相对论的解释,超光速、光速和非常接近光速的飞船都是无法造出来的。
这不一定,或许在未来相对论会被推翻,因为相对论只是理论,而没有现实证明.还有,某天文学家就发现有的类星体的速度超过光速.
快了 今晚 在梦里
至少在这个世纪是弄不出来的,这是个漫长的等待。
就技术条件来说,现在其实已经差不多可以了。最简单的设计就是做太阳帆:做一大片箔片或者丝网一样并能反射光的东西,朝着阳光射来的方向张开。光被这张“帆”反射或者吸收时,帆因为和一些光子相互碰撞而获得了一点速度。考虑到只要这个帆的速度不到光速,被光照射时总能获得一点速度,所以要到达光速只是时间问题。当然,如果飞得太远,阳光就弱了,所以也有人类自己建造一个光源的想法。问题在于这样只是被动的被吹着往前跑,不好控制航向,所以现在看来造这种东西除了挑战速度极限,基本没别的用处,而且花费也大,所以肯定要不到研究经费,还只是设想而已。至于说相对论的问题。当年爱因斯坦建立相对论,就是因为当时的实验出了经典力学的运动理论解释不了的问题,同时电磁学理论的发展也提出了经典理论不能立刻判别正误的推论,这些问题可以用他的相对论解释。而之后设计的一系列实验都没有产生对相对论不利的结果。所以相对论才会被被研究者们接受。此外还得注意,相对论说光速是速度极限,实际上的意思是,现在观测到的一些低于光速的运动,都可以用相对论来解释;而现在掌握的物理理论和实验现象里,并没有给出使实物速度高过光速的途径;在这个意思上,光速才被说成是速度极限。而如果发现了新的现象、或者新的理论给出了这种途径,那么处理这些新东西自然需要改变旧理论。相对论并没有否定这种情况。有人这么做,只是把被相对论作为基本假设的“光速不变原理”当成是成功理论推导出的金科玉律而已。但是实际上,基本假设被实验验证的程度,在任何具体的时间之前,总是有一定限制的。
理论上可行,但是浪费能量,虫洞是比较可能的星际旅行方式。
如果按照相对论的解释,超光速、光速和非常接近光速的飞船都是无法造出来的。虫洞是比较可能的星际旅行方式。
只要人类可以将周围的电场和磁场加到无限大就行了
吾认为问题的关键不是飞船达到达不到光速的问题,而是达到该速度后生命物质承受得了承受不了,这一点恐怕很少有人考虑,即便承受得了,其加速过程也是漫长的,否则还没达到该速度生命就被消灭了。而加速过程可能达几百年.达到光速后要减速又要几百年,另外在这样快的速的下如何抵抗迎面粒子流冲击?如果按相对论解释对于达到光速的飞船迎面来得射线的速度等于2倍光速,这样局部时间会发生扭曲,也就是说你根本还没发现对面的粒子流就被击中了毁灭.  而虫洞理论和跳跃飞行只是一种假设,连一点实验根据都没有,即便理论可行离应用也是遥远的事情.其实星际旅行不一定要达到某种不太实际的速度,只要时间或生命进程相对于旅行者是停止的就行,要做到这一点并不难,相信不久就能解决,比如让人进入休眠状态、或进行生命再造思维移植、生体机器化改造等……,这一点在现在的科幻电影中被越来越多提到而现在的技术也正在向着这个方向发展。相信用不了200年就会实现。
中国队拿到世界杯的时候
达到光速,那物质早就完蛋了~!如果真的想追赶时间,可能要需要从别的方向去想别钻着达到光速这一牛角尖~
为什么总想着回到过去呢?
人类可能要考你动脑筋造出光速飞船,可能要几代人或更多的时间才能实现。
不可能,时光机的质量约有整个银河系的质量
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星际旅行并非梦想 多种方法可实现
星际旅行是人类永恒的梦想。然而,即使距地球最近的恒星——半人马座比邻星,距离地球也有4,2光年——这超过了地球和太阳之间距离的20万倍,或者相当于人类乘坐太空船往返月球5000万次的距离。假如乘坐人类迄今为止最快的星际探测器——美国的“旅行者1”号探测器——以每秒17千米的速度离开,人类将在7.4万年后才能到达比邻星。
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如此看来,星际旅行对于人类来说无疑是痴人说梦。人类如何才能在有生之年光顾那些距离以光年计的遥远星球?美国堪萨斯州立大学的数学家路易斯·克兰提出了他的星际飞船设计方案——用“人造黑洞”作为星际飞船的动力120世纪70年代,英国理论物理学家斯蒂芬·霍金就论证出了黑洞并非全黑,当其中的物质转化为亚原子粒子团时,黑洞便会“蒸发”,从而出现霍金辐射。霍金辐射包含所有种类的亚原子粒子,但最主要的是伽马射线光子。克兰相信,霍金辐射将可以成为星际飞船遨游银河系的主要动力源。
根据克兰的方案,创造“人造黑洞”需要将庞大的能量聚集到很小的范围内。他建议用一个宽达250千米的太阳能板为一个巨大的伽马射线激光器充电,这个庞大的太阳能板运行在距太阳数百万千米远的轨道上,它需要花1年时间来吸收能量,最终在激光的焦点位置会形成一个黑洞。由此产生的“人造黑洞”将重达数百万吨,但体积却只有一个原子核大小。科学家接下来要做的事,就是设法将这个“人造黑洞”置入星际飞船后部一个抛物面镜的焦距内。霍金辐射产生的伽马射线光子经镜面反射而成的平行光束,将会成为推动飞船前行的不竭动力。根据科学家的理论,小型黑洞散发出的霍金辐射要远远超过恒星质量的大型黑洞。克兰根据黑洞公式推算出,一个重约100万吨的黑洞将会成为星际飞船完美的能源:它既小到可以产生足够的霍金辐射来推动太空船,同时它的质量也足以确保其不会在100年内消耗殆尽。100万吨的“人造黑洞”将是一艘黑洞飞船所需动力的最佳平衡点。根据克兰的推算,100万吨的“人造黑洞”可以使星际飞船的航行速度在几十年时间内接近光速。如果你还嫌这个速度太慢,那么使用更小的“人造黑洞”可以产生更多的霍金辐射。对于星际旅行者来说,如果你乘坐“人造黑洞”飞船以接近光速的速度飞行,那么时间将会变慢,你的衰老速度也将远远小于你在地球上的家人和朋友。克兰说:“乘坐这种星际飞船,你完全有可能在有生之年抵达距离地球250万光年远的仙女座星系。”
不过,即使用于星际旅行的交通工具问题解决了,人类进行星际旅行仍将面临许多其他的切身问题,譬如“星际飞行宇航员”能否在孤独漫长的太空旅行中健康活上数十年时间?宇航员又如何克服食物、空气、水、重力缺乏、太空辐射、太空垃圾,甚至心理孤独等一系列严重问题?
据研究了20余年生命支持科学的美国航空航天局研究专家唐纳德·汉宁格称,地球包含了数十亿立方千米的大气层、数亿立方千米的水、数十亿公顷的农田以及60亿人类,所有这些形成了可供人类生存的完整循环系统,而星际飞船上必须建有自己的循环系统,让食物、水和氧气都能百分之百地循环利用。汉宁格和他的同事一直在进行食物方面的实验,而氧气循环更加不成问题,一种新的高科技设备已经能将二氧化碳从周围空气中分离出来,并对其进行化学处理,从而分解出氧气。星际飞船上水的再生循环也将不成问题,太空中的失重问题则可以通过重力模拟器来解决。
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伊卡洛斯星际航行工程是一个雄心勃勃的科研项目,正致力于星际飞行的研究,目标便是研制出能够到达太阳系附近恒星的航天器。航天器的推进技术是星际航行任务的关键问题。对于伊卡洛斯工程中的飞船,人们很早就决定使用核聚变发动机。如果伊卡洛斯工程中的飞船,其体积和质量与代达罗斯工程中的飞船相类似的话,那么这种发动机能够使飞船的最高速度达到光速的1/10。
除了解决伊卡洛斯飞船主推进发动机的问题外,伊卡洛斯工程还有许多科学任务,包括星际航行过程中的探测活动和对目标恒星系统的详细研究。为了实现这些目标,需要一系列先进的二级推进系统,这些推进器有可能从现有的或将来的推进技术中衍生出来。例如,当伊卡洛斯飞船到达目的地后,它应该能够释放探测器来探测目标恒星系统。这些探测器应该可以进入各自探测目标的轨道,这个过程需要使用不同的推进系统。其中一些探测器可能会使用太阳帆,使得探测器能缓慢地飞行,过程中可能会拍一些照片或者测定恒星系统中行星和卫星的大气成分。另一些探测器则需要飞得更快,可能会使用核动力火箭,用于以着陆探测为目标的飞行中。
太阳帆飞行器的成功发射和展开,已经显示了一种不用任何发动机就可使航天器在太空中徘徊的关键方法。这项科学技术对伊卡洛斯工程具有非常重要的意义,如果没有这项技术,飞船就得为它的探测器携带大量燃料。最近几年,在离子发动机和电磁推进器方面取得的进步,似乎为新型推进技术的发展指出了一条新的、令人兴奋的途径。这类新技术有些可能直接用在伊卡洛斯星际飞船上,有的将可能用于辅助系统。
代达罗斯飞船的重量约5万吨,大部分都是它携带的燃料——氦同位素氦3。伊卡洛斯飞船还没有最终确定它的燃料类型,但几乎可以肯定的是,也将需要携带大量的燃料。即使燃料能够在地球上提炼,但仍然需要把它送到轨道上。因此需要一种成本低廉且可靠的近地轨道飞船,它应该具有能够频繁进行太空飞行的能力。像英国科学家正在研发的一种全新的可循环使用的单级轨道飞行器——“云霄塔”号太空飞机,就是一个理想的解决方案。化学燃料动力火箭能够提供克服地球引力所需要的强大推进力。近50年来,科学家对化学燃料火箭的重大投入,使得这种火箭在未来几十年中,仍然是使航天器脱离地球进入太空的最佳选择。
未来,我们有希望找到许多可以在星际航行中发挥重要作用的可行方案。在新型飞行系统上使用磁力帆就是一个很好的方案。这个方案与太阳帆类似,只是将太阳辐射产生的推动力,换成了太阳风中的磁性粒子产生的推动力。一个巨大的金属网将用于捕获磁性粒子,并用来推动飞船飞行。光束推进器则是另一个有趣的概念。根据这个方案,在轨道上运行的太阳能收集器或核反应器将用于供给制造强光束或带电粒子所需的能量,而强光束或带电粒子流将直接推动飞船飞行。
将这两种方案结合起来,有可能制造出一种先进的太空拖船,负责将装备有磁力帆的飞船运送到轨道。也许在伊卡洛斯工程中,光束推进器就可以用来推进它的行星探测器进行太空飞行。另外,伊卡洛斯飞船可以在到达目标恒星系统时使用一张非常大的磁力网,借助当地的太阳风或磁场来辅助减速。伊卡洛斯工程的科学家团队正在努力将各种系统和概念进行最佳的组合,来创建一个利用现代技术和未来技术进行星际旅行的实例。
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20:30 上传
实现星际旅行梦想的理念在这篇文章中,我简要描述一下近几年关于星际旅行的一些基于现有科学观念:
& & 1.虫洞传送& & 2.阿尔库比埃尔的“曲速引擎”& & 3.负质量推进& & 4.米利斯的“太空驱动器”假说& & 5.虫洞传送【最可靠的星际旅行方法】& & 正当你觉得迷惑不解的时候,物理学家就想出了虫洞,其理论依据如下:
& & 尽管狭义相对论认为,在时空内任何物体的速度都小于光速,但是据我们所知,时空本身可以被扭曲。虽然这种扭曲需要耗费巨大的物质或能量,但在理论上是可行的。我们来做一个类比:一支铅笔在纸上的移动速度是有限的,但是如果能够移动或改变纸张,则会有不同的结果。就虫洞理论而言,使空间扭曲(将约张折叠)使原本分离的两点连接起来,这样就会产生捷径。这个新理论还未被接纳,而且尚未证实其可行性。当然,虫洞理论会促使人们再次探讨有关时间旅行悖论的旧问题。
& & 怎样完成虫洞传送?下面是方法之一:& & 首先,收集一大堆高密度物质,例如中子星物质。需要收集多少?只要足够形成一个环就可以,这个环的周长与围绕太阳运行的地球轨道等长。然后,再组成另一个环到虫洞的另的端。接着,利用极高压充电,使它们以接近光速旋转。
& & 就这样吗?如果你能全部做到这些,我相信你可以想到更为巧妙的旅行方法。不要指望虫洞工程来得那么快,还有其他的办法,比如说“利用负能量创造并保持虫洞敞开”的想法。
& & 阿尔库比埃尔的“曲速引擎”可以进行星际旅行吗
& & 以下是阿尔库-比埃尔“曲速引擎”的前提条件。尽管狭义相对论认为,在时空内任何物体的速度都小于光速,但时空本身的运行速度是个未知数。让我们做一个类比:假设你在航空港的一条移动的人行道上,阿尔库-比埃尔“曲速引擎”就如同这一条移动的人行道,尽管我们的步行速度是有限的(类似于光速限制),但是如果你在移动速度比自己步行速度更快的陆地上会怎样(类似于时空模块移动)?至于阿尔库-比埃尔的“曲速引擎”的时空及压缩飞船前面(类似于人行道在此处回到地底)的时空以使时空模块移动。其实,扩充时空的思路已不再新颖。例如,根据暴张的观点,人们认为,在大爆炸初期时空扩充的速度比光速更快。因此,如果大爆炸时时空扩充的速度比光速快,为什么不用于“曲速引擎”?只是这些理论太新鲜,既没有人接受,也没有人证实其可行性。& & 还要面临其他棘手的问题吗?
& & 是的。首先,为了创造这种效应,飞船周围必须要有一颗负能量,需要的量也很大。但是,对于负能量是否存在,物理学界仍在争论中。经典物理学倾向于否定负能量的存在,而量子物理学则倾向认为两可或肯定。其次,你需要一个控制这种效应的方法,当扭曲效应相对飞船独立的时候,这将变得尤为棘手。第三,所有的这些推断都建立在“扭曲”的移动速度大于光速的基础上,而这一点目前尚未证实。第四,如果前面这几个问题都还不够棘手的话,我们又会面临这样的问题:这些设想都会引起和虫洞理论一样的难题——时间旅行悖论。
& & 负质量推进进行星际旅行
& & 研究显示,可以通过正负质量来创造持续推进效应,这在理论上是可行的,这种方案不违反动量或能量守恒定律。关系到该设想成立的一个重要假设是,负质量具有负惯性。正物质和负物质相互作用的结果是二者在同一方向上持续加速。这种概念至少可以追溯到1957年邦迪关于负质量特性的分析,20世纪80年代,温特·伯格和弗沃德在推进的环境中又一次进行了探讨。& & 关于负质量物理学、负质量是否真实存在或者负质量在理论上是否能站住脚,都是一个未知数。但是,已经有人提出了在寻找虫洞的天文证据中搜寻负质量的方法。
& & 米利斯“太空驱动”来进行星际旅行
& & “太空驱动”可以定义为一种理想化的推进形式,利用质量和时空的基本特性在太空的任何位置创造推进力,无须携带或排出反应物质。这样一来就绕过了对推进剂的需求,这对空间旅行来说意味着一场革命。米利斯模拟并分析了各种太空驱动假设以发现并解决其中具体的问题,使这些方案能够合理可行。
& & 下面,我对这些方案进行简要介绍。要注意的是,这些概念都是纯粹的假设构想,旨在阐明我们目前所面临的问题。我们必须找到一种方法:由某种运载工具创造并控制作用于自身的非对称外力且无须排出反作用质量,并且在此过程中该方法必须满足守恒定律。只有这样,这些太空驱动的设想才能变成现实。
& & 差动帆假说:类似于一个理想的辐射器传感片,从反射面到吸收面存在辐射压力净差。在这一构想中,需要假设太空有某种形式的各向同性介质背景(如真空飘移或宇宙背景辐射)持续不断地冲击帆的各个面。
& & 二极管帆假说:类似于二极管或单向镜,空间辐射穿过一个方向,从另一个方向反射回来,产生辐射压力净差。& & 感应帆假说:类似于液体中的压力梯度,帆后侧的太空冲击辐射密度高,而前侧的冲击辐射密度低,因而在帆周围形成辐射压力净差。& & 径向驱动假说:此概念考虑通过并置穿越飞行器径向对置的场源创造太空背景无向性的现场梯度(如重力势)的可能性,完全类似于负质量推进。径向驱动也可被看做类似于在空间介质中创造压力源,就如同感应帆所设想的那样。
& & 间距驱动假说:此概念考虑标量势中的某种局部倾斜感应穿越飞行器,并对飞行器产生作用力的可能性。相对于前述的径向驱动,这种倾斜被认为在没有一对点源的情况下也可以形成。目前尚不知道是否能够制造这样的效果以及如何制造这样的效果。
& & 偏置驱动假说:此概念利用运载工具改变空间本身特性的可能性,例如改变引力常数以产生局部推动力梯度。修改引力常数得到局部非对称性偏向力,类似于间距驱动假说中产生的局部梯度。& & 分离驱动假说:此概念考虑一个场源及其反应场源之间分离的可能性。通过空间移位,反应剂被转移到场源斜坡点,因此对场源和反应剂产生反应力。尽管相关资料明确表明,场源、反应剂和惯性质量属性不可分离,但未来任何与之相反的证据都将会对推动力应用带来革命性的意义。 以上的星际旅行的方法你最希望那种被实现?
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光速是速度极限?看看这些超光速现象:大爆炸, 量子纠缠和虫洞
知社学术圈
当爱因斯坦提出宇宙中光速不变的时候,他也锁定了光的速度上限,即30万公里每秒,实际上这仅仅是开始。
以前,质量和能量在人们眼中一直是两个独立的概念。但在1905年,爱因斯坦永远地改变了物理学家看待这个世界的方式。
他的狭义相对论永远地把质量与能量捆绑在一起,表达形式是再简单不过的E = mc2。这个公式告诉我们一切具有质量的物体,其运动速度都不会达到或超越光速。人类所达到过最接近光速的情况是在强大的粒子加速器中完成的,比如大型强子对撞机和正负质子对撞机。
这些巨型的机器可以将亚原子粒子加速至光速的99.99%以上,不过物理学诺贝尔奖得主David Gross解释说这些粒子永远无法达到宇宙速度的极限。
要实现这一点,我们将需要无限大的能量,在此过程中,物体的质量也会变为无限大,这当然是不可能的。光的粒子之所以称为光子,并能够以光速运动,是因为他们不具有质量。
爱因斯坦之后的物理学家已经发现一些单位可以达到超光速状态,同时仍遵守狭义相对论中的宇宙定律。这些现象并没有违背爱因斯坦的理论,而是让我们更深入地理解了光的奇异行为以及奇妙的量子世界。
|光的&音爆&
当物体的速度突破声速时,会产生音爆。所以在理论上讲,如果有物体运动速度超过光速时,可能也会产生类似的&光爆&。实际上,这种现象在我们的世界上普遍存在,你用肉眼就可以看到。它叫做切连科夫辐射,在核反应堆中会呈现为蓝色辉光。
切连科夫辐射以苏联科学家帕维尔&阿列克谢耶维奇&切连科夫命名,他于1934年首次详细记录了这一现象,并因此于1958年荣获诺贝尔物理学奖。
切连科夫辐射之所以呈现出蓝光是因为反应堆的核心被浸没在水中冷却。在水里,光的速度只能达到其在宇宙真空中的75%,但是核反应所产生的电子在水中的速度要大于光的速度。
诸如电子这样的粒子,当其在水中或者其他介质中(比如玻璃)的运动速度超过光速时,将产生类似于音爆时产生的激波。
举例来讲,在火箭升空时,会在其顶部前方形成压力波,并以声速离开。火箭距离音障越近,压力波需要逃开火箭路径的时间就越少。一旦火箭达到声速,压力波积聚并产生音爆巨响。
相似地,当电子在水中的运动速度超过光速,也会产生一种有时呈现为蓝色辉光的激波,不过有时也会是紫外线的形式。当然,这些粒子在水中超过光速的时候,它们并非突破了宇宙速度的限制,即30万公里每秒。
|当相对论不再适用
我们要知道,爱因斯坦的狭义相对论已经阐明:具有质量的物体无法超越光速。以目前物理学家的认知,我们的宇宙确实遵守这一法则。不过那些没有质量的东西呢?
光子,就其本质来说是无法超越光速的,但是光的粒子并不是宇宙中唯一不具有质量的东西。真空空间不具有物质实体,也就是说不具备质量。&那只是虚无的真空,其膨胀速度是可以超越光速的,因为没有什么东西需要打破光障,&理论天体物理学家Michio Kaku说,&真空空间的膨胀一定能够超越光速。&
这正是物理学家们认为的在宇宙大爆炸后立即发生的极速膨胀,该理论首先由物理学家Alan Guth和Andrei Linde于上世纪80年代提出。在兆兆分之一秒内,宇宙不断重复地复制自身体积,于是,整个宇宙外部边缘的扩张速度极其之大,远超过光速。
|量子纠缠
&如果两个电子足够靠近,根据量子理论,它们将同时振动。&Kaku介绍到。现在,假如我们把这两个电子拆开,让它们相聚数百或者数千光年,它们仍会保持着这种即时通信桥梁。
&如果我晃动其中一个电子,那么另一个会立刻感知到这个振动,这比光速还要快。爱因斯坦认为这违背了量子理论,因为任何东西都不能超越光速。&Kaku写道。
实际上早在1935年,爱因斯坦、鲍里斯&波多尔斯基还有纳森&罗森曾试图借由一个思想实验推翻量子理论。爱因斯坦称之为&诡异的超距作用&。
讽刺的是,他们在论文中提出了我们今天所谓的&EPR悖论&,它描述了这种量子纠缠的即时通信&&这是世界上一些尖端科技中不可或缺的部分,比如量子密码学。
|虫洞之梦
既然带质量的东西都无法超越光速,我们可以和星际旅行说再见了。至少,就传统意义的宇宙飞船和太空飞行来讲是这样。
尽管爱因斯坦的狭义相对论让我们的深空旅行梦想破灭,他仍凭借1915年提出的广义相对论为星际旅行带来了新的希望。狭义相对论把质量和能量捆绑于一处,广义相对论则将时间与空间编织在一起。
&突破光障的唯一可行办法大概就是通过广义相对论的时空扭曲,&Kaku表示。用通俗的话说,就是虫洞。理论上讲,我们可以瞬间跨越巨大的距离,也就是说打破宇宙速度的限制,在极短的时间内完成长距离旅行。
1988年,理论物理学家Kip Thorne曾通过爱因斯坦的广义相对论方程预测了虫洞永远打开供时空旅行使用的可能性。不过为了保证虫洞的可通过性,必须有来自外界的奇特物质来加以维持。Kip Thorne是一年前火爆全球的影片《星际穿越》的科学顾问兼执行制片。
Thorne在他出版的《The Science of Interstellar》中写道:&多亏了不可思议的量子物理学定律,现在看来,那种外来物质是可以存在的。&
实际上这种所谓的外来物质已经在我们地球的实验室里制成,只不过非常微量。当Thorne在1988年提出关于稳定虫洞的理论时,他号召物理界帮他一起确定宇宙中是否存在足够的外来物质以支持虫洞的出现。
&这引发了众多物理学家的不断钻研。然而近30年过去了,时至今日我们仍没有得到答案。&尽管目前的进展并不乐观,不过Thorne断言,&我们距离终极结论仍有很长的路要走。&
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公元3000年,因为能源的枯竭,人们打算探索外太空找寻新能源,或是再找一颗宜居星球。
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