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光走完一光年的距離,所用的時間只需要一瞬間?相對論給出了答案
2023/04/03

世界之大,我們想出去走一走,對于古人來說,探索地球,走向世界的愿望永遠也不可能實現。對于古人來說,地球是浩瀚,無邊無際的,人的一生之中不可能走完。

對于現代人來說,地球只是宇宙的一顆行星,它的平均直徑約12742公里,是有大小和邊際的,只要你有快速的交通工具,走完地球也用不了多長時間。

人類依靠科技的力量,有了發達的交通工具,乘坐飛機,你可以在很短的時間內走遍地球的各個角落。由此我們可以看出,速度對于探索世界的重要性,只要有了速度的優勢,地球將不再浩瀚,而是變成了一個小小的家園。

人類有了先進的科學技術之后,地球已經不再是我們的探索目標,更遙遠浩瀚的宇宙才是人類的夢想。站在地球之外,你會發現,宇宙是那麼的浩瀚廣闊,地球又是那麼的渺小,僅僅是在太陽系中,排名第一的木星體積是地球的1300多倍,而在我們眼中的太陽,它的太陽更是比地球大130萬倍。

太陽是一顆恒星,它跟地球相比很大很大,可是在宇宙中,太陽只是一顆黃矮星,在恒星家族中,只能算是中小恒星,比它大的恒星比比皆是。

我們依靠速度的優勢,可以輕松探索地球的每一個角落,也可以初步走出地球,那麼以人類縱橫地球的速度,能夠探索宇宙嗎?

為了更好地探索速度和距離的關系,科學家給地球時代的速度進行了定義,我們日常所用的速度基本單位是每秒多少米。隨著科技的不斷進步,傳統的速度單位已經有些不夠用了,于是有了音速的速度單位。

音速就是聲音在一秒時間內傳播的距離,大約是340米,這個速度夠快吧,在此基礎上,有了馬赫的單位,洲際飛彈基本都是高超音速武器,速度可以達到10馬赫左右,也就是10倍音速左右。

超音速飛行在地球這個家園里,可以說是一個超快的速度,走遍地球也是分分鐘的事情,可是這樣的速度一旦到了宇宙中,那就完全不夠看。

人類走出地球之后,才知道宇宙有多麼的浩瀚,僅僅是太陽系,算上奧爾特云,直徑也達到了2光年左右,銀河系的直徑達16萬光年左右,而目前人類的可觀測宇宙范圍更是達到了930億光年。

走出宇宙之后,我們用到了兩個基本單位:光年和光速,光速是獨屬于光的一種超快速度,每秒約30萬公里,而光年是指光以光速行駛一年走過的距離。

光年對于我們來說已經是一個遙不可及的距離,可是這樣的距離在宇宙空間中是渺小的,距離我們的恒星,少則數十年,多則達數百光年以上,而星系的距離則更加遙遠,基本都在數百萬光年以上。

我們要快速走完光年這個距離,需要與之相對應的光速,以人類目前最快的飛行速度,想要走完一光年,恐怕需要至少上萬年的時間。旅行者一號和旅行者二號是上個世紀發射的星際探索器,經過40多年的時間才突破了太陽風頂層,而要穿越奧爾特云,真正走出太陽系,則需要數萬年的時間才可以。

即使我們在未來實現了光速飛行,可以輕松走出太陽系,可是想要探索銀河系甚至是外星系,那也同樣只是一個夢。 或許有人會說了,我們乘坐光速飛船,只要時間無限,就能夠走遍宇宙,可是人類的壽命是有限的,注定我們不可能以光速來實現星際旅行。

那麼這樣的認知正確嗎?光走完一光年的距離,所花費的時間有多長?可能只需要一瞬間。有一些朋友會疑惑:為什麼會是一瞬間?

要解開這個疑惑,我們就需要用到愛因斯坦的偉大相對論,在相對論中,時間和空間并不是獨立存在的,而是二者之間會相互影響,是一個緊密,不可分割的整體。

在時空論中,物體本身的速度越快,作用于它身上的時間也就越慢,越接近于光速,時間也就無限向靜止靠近。一旦物體的速度達到了光速,那麼時間也將停止,這個時間無論你飛行多遠,經歷的時間也只是一瞬間。

古人一直有「天上一天,地下一年」的說法,這種說法從相對論的角度來看是完全正確的,只要我們處在一個速度相對特別快的地方,相對于地球來說,時間將會變得無比慢。

如果未來我們真的實現了光速飛行或者是無限接近于光速的亞光速飛行,那麼人類探索星際的初步夢想還是能夠實現的,只不過那個時候對于生活在地球上的人類來說,并沒有什麼太大的意義。

我們以光速飛行,穿越2.6萬光年的距離到達了銀河系中心,對于飛船上的人來說,由于時間的靜止,他們只感覺過去了一瞬間,可是對于地球來說,已經過去了2.6萬年,地球早已物是全非。

因此,光速飛行或者亞光速飛行,對于飛船內的人來說,相當于是另類永生,時間的靜止可以讓他們長生不老,實現星際旅行。 可是這樣的方式,對于人類了解宇宙并沒有太大的意義,人類的壽命太短了,我們需要在有生之年,實現星際旅行,探索宇宙的真相。

而要做到這種星際旅行,那就需要超光速航行,也就是科學家提出的曲速引擎,利用打破空間的模式,來實現沖浪式的空間跳躍。

這種目前只出現在科幻小說中的星際航行模式,理論上也是可以存在的,只要我們能夠在應用能量的方式上更進一步,可以有效利用反物質或者是暗物質,那麼研究探索出曲速引擎也不是沒有可能。

只有真正的超光速飛行,才能夠讓我們從時間相對靜止的模式中脫離出來,真正的實現同步的星際旅行,那個時候,銀河系也只是人類的后花園,我們的目標是整個宇宙成為人類的家園。

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