那我们人类现有的技术 , 能够达到光速吗?当物体的速度达到光速的四分之一时 , 物体的质量和速度成正比 , 也就是说 , 物体的质量会随着速度的增大而增大 。
如果我们想要接近光速 , 那么物体的质量也会趋近于无穷大 , 因此有质量的物体要达到光速的可能性几乎为零 。
在宇宙中能以光速行进的 , 就是静止质量为零的光子 。 不过 , 人类现在的技术在不断地突破和发展 。
目前人类建造的大型粒子对撞机 , 可以将粒子加速到接近光速 , 可以达到299792455m/s的极限速度 , 比真空中的光速慢0.000001% 。
看到这个差值是不是觉得人类达到光速或者超越光速也就是再加一把劲的事了?实际上可没有看起来那么简单 。
因为就连在黑洞中的宇宙射线的速度也比光速低 , 它的极限速度可以达到299792457.9999999999999992m/s , 和光速相比仅仅只差0.0000000000000008m/s 。
所以以人类现有的技术 , 想要达到光速都难于上青天 。 不过即便很难 , 人类也未曾想过放弃 , 甚至还提出了超光速的概念 , 如果我们绕开爱因斯坦光速极限的规则 , 那么人类也有可能达到超光速 。
目前人类可以达到的速度
由于我们探索宇宙的距离实在是太过遥远 , 因此人类一直在致力于突破现有的最高速度 。
人类在大气层中速度最快的飞机 , 是美国NASA利用超音速冲压发动机制造的X-43A超高音速无人侦察机 。
2004年 , 经过改装的B-52轰炸机搭载飞马座火箭冲上了12000米的高空 , 并将其发射出去 。 此时火箭加速到了音速 , 随后火箭发射出X-43A侦察机 。 在最后的冲刺阶段 , 侦察机打洞了9.8马赫的速度 , 相当于11000公里/小时 。
如果使用这样的速度在国内旅游 , 那么只需要6分钟就可以从北京飞到上海 , 只需要4分钟 , 就可以从上海飞到台北 。
而历史上载人飞船速度最快的 , 是美国的阿波罗10号载人飞船 。 1969年 , 阿波罗10号执行完任务后 , 从月球返回地球 。 在返回大气层的时候 , 飞船速度加速到了4万公里/小时 , 也就是11000m/s 。
1977年由 , 美国NASA研制的无人外太阳系空间探测器——旅行者1号 , 已经飞行了大约216亿公里 , 是人类目前飞行距离最远的飞行器 。
它的飞行速度目前估算为25000m/s , 也就是90000公里/小时 。 如果按照它现在的飞行速度 , 能够一直飞行下去 , 那么穿越银河系应该是在25亿年以后了 。
2018年美国NASA像太阳发射了“帕克”太阳探测器 , 这是人类“首次”直接触摸太阳 。 “帕克”太阳探测器在接近太阳时 , 速度最高可以达到109000m/s , 大约是392公里/小时 。
“帕克”太阳探测器是人类目前速度最快的飞行器 , 但其速度只达到了光速的0.0003% 。
人类目前可以达到的最高速度相比于光速还是差太多 , 尽管我们前文提到的大型粒子对撞机的速度可以接近光速 , 但人类想要实现在星际遨游的梦想 , 还是需要达到超光速才有可能 。
如何实现超光速旅行
如果爱因斯坦的光速极限理论成立 , 那么我们要实现超光速就很难 。 但是如果我们绕开这个规则呢?
爱因斯坦曾说过 , 时空可以扭曲 。 当我们的宇宙飞船与周围的空间是相对静止时 , 如果我们将宇宙飞船前面的空间进行压缩 , 让后方的空间进行膨胀 。 那么就可以利用空间的曲率 , 让宇宙飞船以超光速向前行进 。
这种曲相推进的系统类似于《星际迷航》中的曲速引擎 , 在1994年 , 由物理学家米盖尔阿尔库比雷(MiguelAlcubierre)首次提出 。 他根据广义相对论推导出“阿库别瑞度规” , 这个时空度规允许飞船以波动方式延展空间 , 从而为曲速引擎提供了科学理论基础 。
时空弯曲可以使得物体以超光速旅行 , 并且保持在一条类世界线上 。 当空间扭曲得越厉害 , 宇宙飞船行驶的速度越快 。
研究人员将曲速引擎划分为若干个等级 , 等级数与速度成正比 。 根据计算 , 1级曲速引擎可以达到光速 , 2级曲速引擎可以达到10倍光速 , 当曲速引擎达到9.9级时 , 可以达到3053倍光速 。
我们前文提到的詹姆斯·奥多诺 , 通过扭曲因子进行模拟超光速动画的原理是一样的 。 不过其数据可能也在经过科学家们的不断计算而有所变化 。
以现在解释的这个曲速引擎来看 , 如果以3053倍光速穿越银河至少需要32.8年 , 而要到达远在254万光年的仙女座星系就需要832年 。
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