建议光速的速度行驶人以无限接近于光速的速度去追箭能追上吗

1977年,美国宇航局发射了旅行者一号探测器,上面携带了人类的文明信息,地球以及太阳系在宇宙中的具体位置,在完成了预定的任务后,旅行者一号继续朝着太阳系外飞去。

四十多年过去了,旅行者一号已经飞离地球大约220亿公里,朝着奥尔特星云前进,成为了人类飞行最远的探测器。

要想真正飞出太阳系到达星际空间,旅行者一号还要飞行上万年之久,这是因为整个太阳系的直径达到了2光年,也就是说即便是宇宙中具有最高速度的光,要穿越太阳系也需要两年,而旅行者一号的飞行速度只有每秒17公里,巡航速度还在光速的万分之一左右徘徊。

那么超光速飞船将来会出现吗?

在科幻电影《星际迷航》中,未来人类文明的科技发展已经相当成熟,他们驾驶着装配曲速推进器的宇宙飞船,能够以超越光速的极限速度航行,因为曲速泡泡包裹中的飞船属于一个独立的空间,不受相对论光速限制的影响。

但此前在美国国家航天局工作,现在在日本国家航天局工作的詹姆斯.奥多诺修却认为,即使人类未来的飞船速度达到光速的2083倍,仍然是无法随意遨游太空的,最多只能在临近的星系附近转悠。

因为曲速驱动引擎本质上是靠空间扭曲和空间拖曳前进的,空间被扭曲得越厉害,飞船速度也就越快,但空间很明显不可能被无限扭曲,所以当扭曲因子的最高值达到9.99的时候,就是曲速飞船的速度极限了,也就是2140倍光速。

在一倍光速,也就是每秒30万公里的情况下,从地球前往59亿公里外的冥王星只需要5小时,24小时不到就能追上已经飞了40多年的旅行者一号,但以这个速度飞往距离地球最近的比邻星仍需4.22年,并不算快捷。

如果飞船速度达到光速的213倍,太阳系以及周围恒星系就会立马变成一个小世界,因为在213倍光速下前往冥王星仅需1分30秒,前往4.22光年外的比邻星也只需要一周时间。

而如果飞船的扭曲因子达到9.99,也就是理论允许的最大值的话,飞船将会以2083倍光速前进,仅需10秒就能到达冥王星,太阳系在这种飞船面前,就像个一居室一样局促,4.22光年外的比邻星仅需18个小时就能到达。

因为2083倍光速已经达到了曲率驱动所允许的极限,以这个速度绕银河系飞行依然力不从心,毕竟银河系的直径至少18万光年,整个本星系群的直径也在几百万光年左右,可观测宇宙的直径更是达到了930亿光年。

目前科学界在研究的超光速方式除了曲率驱动外,其实还有一条路,那就是同样基于广义相对论的“虫洞”。

在电影《星际穿越》中,人类之所以能到达遥远黑洞附近的星球,靠的就是未来人类在太阳土星附近放置到稳定虫洞,依靠这个虫洞,人类仅用了非常简朴的低技术飞船就完成了跨越星际的壮举。

因此在现实中,只要有足够的“负能量”或者“奇异物质”,一个稳定的虫洞就能被搭建起来,从而链接宇宙中相隔数千万光年的两个点,这样一来在很短的时间内人类就能跨越数千万光年,如果虫洞互相连通成为网络的话,直径930亿光年的可观测宇宙也就成了人类文明的后花园。

虽然目前的人类文明宇航速度还在光速的万分之一到千分之一,但只要基础物理学在不断进步,人类文明在不断发展,未来这些科幻概念就会慢慢变成现实,人类总有一天能驾驶超光速飞船在宇宙中遨游。

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一长为30m的飞船以0.8c的速度飞行,地面上的人观察飞船,长是多少?(c代表光速)

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爱因斯坦的相对论的伟大理念是什么?想象一下,你正在追赶一辆公共汽车,它的时速是30公里,而你的时速只能达到29公里,公共汽车的速度每小时只比你快1公里,你只要稍微加速就可以追上它。

但如果把公共汽车换成一道光束,无论你如何加速,你们之间的速度差一直不变,这种差就是光速,这与我们日常生活的相对速度概念似乎背道而驰,比如就算你以99%光速飞速前进追赶一个光子(光子的速度为光速),你和光子之间的速度差是多少?按我们的固定思维速度差概念,这种速度差应该是1%光速,但事实并非如此,你和光子的速度差仍旧是光速!

举个例子,假设,A和B相距一光秒(30万公里),如果A拿着一个激光枪射击B,而在A开枪射击的同时B以光速的99%拔腿就跑,按照我们传统的相对速度的概念理解,激光需要很长时间才能打中B,但事实并非如此,B发现自己仍旧会在一秒后被激光击中!

这种说法听起来似乎很难理解,但在20世纪初,实验已经证明了这种论点,到底是怎么回事呢?

在19世纪末,人们发现真空状态里的光只有一种速度,无论你朝它还是远离它而去,你总会感觉到光在以同样的速度运动,它的速度一直维持在30万公里每秒,这听起来有点奇怪,毕竟这不是我们在日常生活中体验到的。

举个简单的例子或许就容易理解了。一条狗仔游过池塘水面时会产生波浪,如果这条狗一直游,这些波浪会一直在它的前方“褶皱”起来,然后向后扩散,这条狗看似一直追赶着它所产生的波浪,所以同理你可以想象如果我们追赶自己产生的光线,也应该能够看到相同的景象,也就是波的速度会随着物体的移动位置而改变。

科学家们已经证实19世纪末的实验结果没有错,光速确实是恒定不变的,这听起来是那么地不可思议,这个观点困扰着20世纪初的大多数科学家,他们就是无法接受“光速不变说”!

这个问题得用爱因斯坦一个著名的“思想实验”来解决。假设爱因斯坦夫妇分别拿着一个相同的“相对论”时钟,这两个无比精准的时钟是由一个光子在两面相距一米多高的镜子间来回弹跳而维持运行的。

如果爱因斯坦以接近光速的速度运动,爱因斯坦夫人会说他的光子弹跳一次的距离要比自己的光子远得多,为了保持两个时钟的节奏一致,爱因斯坦的光子必须加速运动,但是我们已经知道光速不会改变。爱因斯坦推断,会改变速度的不是光,而是时间本身!爱因斯坦以接近光速运动,他自己的时钟变慢了,所以爱因斯坦的光子弹跳一次的距离比他夫人的要远很多!

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