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突破光速(能够超越光速吗?)

原创投稿 wpadmin 3年前 (2022-02-21) 203次浏览 0个评论

突破光速(能超越光速吗?)

天文学家

艾伯特。爱因斯坦

速度是人类探索地球和宇宙的重要辅助手段。正是因为缺乏快速的交通和速度的优势,古代人对世界的了解非常有限。

随着科技时代的到来,在科技的帮助下,人类发明了先进的交通工具,才有了探索地球的希望。凭借速度的优势,地球从广袤变成了有限的地球村,实现了古人的梦想

环游地球对现代人来说根本不是问题。只要你愿意,你可以乘飞机在短时间内环游地球的每个角落。随着我们进入科技时代,我们的目光不再局限于小小的地球,而是投向了宇宙。

突破光速(能够超越光速吗?)

在宇宙面前,地球小如尘埃,探索浩瀚宇宙成为人类新的目标。探索宇宙自然需要速度的优势。我们在地球上引以为傲的速度,在宇宙面前连乌龟的速度都不如。

当然,宇宙中航行的物体基本不受阻力的影响。这是因为宇宙中物质的密度很小。在半径为465亿光年的哈勃体积中,有多达10.50吨的物质。但换算成密度,只有9.9× 10-27 kg/m3,也就是说1 m3的空中只有5.9个质子。也就是说,Tai 空几乎是真空状态。

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穿梭在基本接近真空状态的宇宙中,物体运动时的阻力基本为零。正是因为宇宙中的阻力基本为零,地球才能绕太阳旋转46亿年。如果有明显的阻力,那么地球就会耗尽能量,陷入[/k0/]之中。宇宙中的天体能够一直保持稳定的运动状态,这与宇宙基本上是真实空环境密切相关。

既然宇宙处于真空状态,根据牛顿定律,只要给物体一个恒定的加速度,理论上它就可以继续加速。于是有朋友问了这个问题:如果火箭能在宇宙中一直加速,是否能超越光速

在爱因斯坦相对论提出之前,根据牛顿第一定律,人们自然会认为火箭在真实空环境中可以一直加速。只要继续下去,达到或超过光速就可以了。

突破光速(能够超越光速吗?)

但是,随着狭义相对论的引入,关于速度有了一个初步的结论,那就是速度不能无限加速,而且它有一个极限,那就是光速。质量物体的速度只能无限接近光速,无法达到或超越。为什么物体的速度不能超过光速?

牛顿第二运动定律表明,只要火箭有动力,加速度总是大于0,火箭就可以继续加速。从这个角度来看,火箭加速到超光速只是时间问题。但狭义相对论也表明,物体的运动与其质量成正比,随着物体运动速度的增加,其质量也会不断增加

当速度加速到无穷大时,物体的质量也会增加到无穷大,这意味着物体的动物也会变得无穷大,所需的能量也是无穷大。宇宙中没有无限的能量可以让物体的速度达到光速,更不用说超越光速了。因此,有静止质量的物体连光速都达不到。

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那么物体的速度达不到光速的相对论描述是否正确呢?科学通过大量的实验验证了这一点,结果表明物体的速度确实达不到光速。科学家用粒子加速器验证了这一点。通过加速电子,得到了实验结果。

我们应该知道,一个电子的质量只有9.1× 10-28克。根据经典物理的计算,将一个电子加速到光速所需的能量只有4× 10-14焦耳,这是一个非常小的能量,很容易实现。然而在现实中,科学家们已经通过世界上最强大的强子对撞机对电子进行了加速,但无论他们如何努力,电子的速度也只能达到99.999999%,无限接近光速。

突破光速(能够超越光速吗?)

通过实验我们可以看到,一个物体的速度真的达不到光速,更不用说超越光速了。因此,无论火箭在太空中如何加速空,其速度永远达不到光速。看到这里的结果,相信很多朋友都会感到沮丧,知道浩瀚的宇宙大到我们无法想象,光是人类可观测的宇宙就已经达到了930亿光年。

如果一个物体的速度不能超过光速,那就意味着人类将永远被困在一个有限的恒星空里,更不用说探索整个恒星空了,哪怕是一个小星系,我们也出不来。没有速度的优势,人类如何探索宇宙,实现梦想?

那么速度不能超过光速吗?当然不是。物体的速度甚至达不到光速,但在神秘的宇宙中,有许多超光速现象,其中最引人注目的是宇宙的膨胀,其速度远远超过光速。

突破光速(能够超越光速吗?)

于是爱因斯坦提出了伟大的广义相对论。在广义相对论中,速度不受光速的限制。只要条件能满足,速度就能无限提高。那么广义相对论中的速度和狭义相对论中的速度是相反的吗?事实上,他们并不冲突。在狭义相对论中,速度是指物体的运动速度。

广义相对论中的速度是指空之间的扭曲程度。根据广义相对论,我们的宇宙在空之间并不坚硬平坦。我们可以把宇宙想象成一个柔软的气球,有质量的物体会在空之间弯曲宇宙,这样空中的两点就会

当一个物体落入这样一个弯曲的空空间时,它可以从一个空空间快速到达另一个空空间,从而实现超光速飞行。这种飞行方式被科学家称为曲率导航,也可以称为空跳跃,是实现超光速飞行的一种方法

突破光速(能够超越光速吗?)

曲速飞船可以使前空处于收缩状态,后空处于膨胀状态,所以曲速飞船可以在这样的曲速气泡中高速运动,甚至超过光速。这种超光速并不违反狭义相对论,因为飞船本身的速度并没有达到光速,而超光速是在空绕飞船的速度之间。

还有一种方法可以实现超光速溶解飞行,那就是通过虫洞。虫洞是根据相对论提出的猜想理论,是宇宙空扭曲到极致后形成的通道。通过虫洞,我们可以快速到达宇宙的另一边,这是人类未来实现宇宙探索的最重要途径。

突破光速(能够超越光速吗?)

当然,虫洞目前只是一个理论猜想,现实中是否存在还需要科学家不断努力去探索。如果我们能在宇宙中找到虫洞,那么未来把宇宙变成宇宙村的梦想就有可能实现。


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