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科學家:宇宙存在多種超光速現象,光速和它們相比,如同蝸牛一樣
2023/04/24

速度是探索世界最快的途徑之一,從古至今,人類都在不斷的提升自己的出行速度,古時候由于人類的科技有限,古人出行基本上都是依靠馬車或者是步行,所以很多古人一輩子都走不出方圓百里的范圍,不過經過幾千年的科技發展,現在人類已經能夠走出地球探索宇宙,這說明人類科技發展的速度是非常快的,在人類科技發展的道路上,人類發明了很多先進的交通工具,比如說汽車、腳踏車、火車、輪船、飛機等等,這些先進的交通工具讓人類的出行變得越來越方便,當人類走出地球看到宇宙之后,人類的好奇心被宇宙的浩瀚所吸引,人類想要知道宇宙到底有多大?在宇宙中除了地球生命之外,是不是還存在外星生命?

帶著這些疑問,人類走上了探索宇宙的道路,根據科學家的研究我們能夠知道,目前宇宙中最快的飛行速度是光速,光速大約是每秒30萬公里,相當于一秒鐘能夠繞地球7圈半,看到這里,可能很多人會產生一個疑問,就是光速如此之快,科學家是如何計算出來的?人類歷史上最早測量光速的科學家是丹麥科學家奧勒. 羅默,他在1676年的時候利用木衛一圍繞木星公轉的周期和地球公轉的周期計算出光速大約是每秒21萬公里,後來在1728年的時候,英國科學家詹姆斯.布拉德利利用光行差,計算出光速大約是3.01*1^8m/s,光行差,簡單來說就是地球的運動,會使得恒星的方位產生變化。

利用恒星光行差,結合地球公轉的速度和恒星角度的變化,就能夠估算出光速來,後來到了20世紀50年代以后,人類的科技越來越強大,科學家也發明了各種各樣測量光速的辦法,比如說無線電干涉法,激光干涉法等等,最終得出的結果大約是每秒30萬公里,這個速度雖然對于人類來說非常快,但是面對浩瀚的宇宙,它還是顯得非常慢,要知道我們的宇宙目前能夠觀測到的直徑達到了930億光年,而這并不是宇宙的全部范圍,宇宙比我們想象的還要大,宇宙到底有多大?現在科學家也在研究當中,如果按照光速來飛行的,那麼人類永遠都無法達到宇宙的邊緣,不少科學家認為,在宇宙中存在很多超光速現象,下面就讓我們一起來看看。

第一個超光速現象——宇宙膨脹

現代科學認為,我們的宇宙誕生于奇點大爆炸,奇點是一個質量無限大、能量無限大、密度無限大、熱量無限大、體積無限小的點,這個點爆炸以后,宇宙快速的向四周膨脹,經過138億年的時間,宇宙才膨脹成我們現在看到的樣子,在20世紀初的時候,美國物理學家愛德文.哈勃提出了宇宙膨脹的理論,最終科學家計算出宇宙膨脹的速度應該在50-90(km/s)/Mpc(天體于地球退行的速度就會增加50-90公里每秒),宇宙膨脹的速度已經遠遠地超出了光速,科學家經過研究發現,在宇宙大爆炸的1秒鐘中,宇宙就膨脹到了10萬光年的范圍,一直以來科學家都在計算宇宙膨脹的速度到底是多少?

為了解決這個問題,眾多科學家在2019年7月的時候聚集到位于加州大學圣芭芭拉分校物理研究所,討論因為測量哈勃常數而產生的宇宙學問題,通過兩種不同的方法測量哈勃常數,得出了兩個完全不同的結果,而這兩個方式也都不會孤立,不過到目前為止,科學家并沒有準確的計算出宇宙膨脹的數值到底是多少,我們的宇宙會一直膨脹下去嗎?科學家認為,我們的宇宙不可能一直膨脹下去,宇宙之所以會不斷的膨脹,是因為宇宙大爆炸產生的能量還沒有完全消耗殆盡,如果有一天宇宙大爆炸產生的能量消耗完,那麼宇宙就會快速的收縮,宇宙膨脹的速度有多快,到時候它收縮的速度就會有多快,最終宇宙會收縮成大爆炸之前的奇點,然后奇點再次發生爆炸,新的宇宙就誕生了。

第二個現象——蟲洞穿梭

蟲洞最早是由愛因斯坦和羅森共同提出來的,目前來說蟲洞只是愛因斯坦在研究引力場時提出的一個假設,他們認為,在我們的宇宙中應該存在一種能夠跨越時間和空間的隧道,如果我們能夠找到這個隧道,那麼就能夠穿越時空,愛因斯坦認為宇宙是由四維時空構成的的彎曲結構,能夠產生蟲洞,蟲洞的四周的空間時間彎曲構成了路徑,讓穿越蟲洞的物體能夠短暫的時間跳躍到遠離的大距離位置,蟲洞分為兩種類型:一種是連接著不同的平行宇宙,一種是在同一個宇宙中能夠通往不同的區域,科學家通過計算得出,蟲洞縮放后的極限能夠達到光速的10億到100億倍,這個速度已經遠遠地超出了光速。

有很多科學家認為,黑洞可能就是蟲洞的入口,現在我們知道黑洞的特性就是不斷的吞噬物質,這些被黑洞吞噬的物質去了哪里?現在科學家也不知道,科學家認為,黑洞吞噬的物質可能被傳送到了另一個時空中,在黑洞的另一半還存在著一個神秘的天體白洞,黑洞和白洞連接在一起就形成了蟲洞,蟲洞就是能夠穿越時空的隧道,目前蟲洞還處于理論當中,如果人類真的能夠找到蟲洞,那麼蟲洞可以幫助人類在深空中實現快速的星際旅行,長時間的太空航行對于人類來說是一種巨大的挑戰,人類作為地球上最有智慧的生命,人類的科技在不斷的進步和發展,未來隨著人類科技的進步,說不定人類真的能夠找到蟲洞。

第三個現象——量子糾纏

量子糾纏是量子力學中非常經典的物理實驗,在19世紀的時候,人類的科學發展幾乎達到了頂峰,而且在這個時期,科學界出現了很多著名的科學家,比如說愛因斯坦、普朗克、玻爾、海森堡、居里夫人、薛定諤等等,當時人類一直認為我們已經將地球上所有的問題都解決了,比如說在遠低于光速的情況下,牛頓的定律能夠解決所有的機械問題,電磁現象的規律被總結為麥克韋方程,光現象能夠被波動定律完美的解釋,熱現象能夠被熱力學完美解釋,就在科學家認為一切問題都被已經被解決之后,科學家發現在,目前的定律只能夠解決巨觀的問題,但是到了微觀世界就不靈了。

于是在19世紀的時候,眾多科學家一起創立了量子力學,量子力學是描述微觀世界的理論,它和相對論一起被稱為是現代物理學的兩大支柱,其中量子糾纏就是一種非常神奇的量子現象,它指的是兩個處于糾纏狀態的粒子,無論他們之間相隔多遠的距離,只要我們影響其中一個粒子,那麼另一個粒子就會受到影響,而這個影響的速度居然是瞬間完成的,這種現象能夠無視空間的限制,這就有點類似心靈感應,當愛因斯坦第一次知道量子糾纏之后,他將其稱為是「鬼魅般的超距作用」,連愛因斯坦本人都不相信這種理論是對的。科學家認為,量子糾纏能夠無視距離,是因為量子粒子之間存在疊加態。

如果兩個粒子一開始就具有某種共同的關系,那麼即便兩個粒子分開,那麼疊加態也能夠纏繞在一起,為了證明量子糾纏是正確的,科學家們還專門做了實驗,科學家將兩個配對好的粒子放在相隔100多公里的地方,然后將配對好的第三個光子放在其中一個粒子中,科學家驚訝的發現,相隔100多公里的另一個粒子也收到了光子的感應,這說明量子糾纏理論是對的,雖然量子糾纏非常神奇,而且它的傳播速度已經不能夠用光速來形容了,但是目前為止,科學家也不清楚為什麼量子糾纏有這樣的效果,未來隨著人類科技的進步,說不定人類能夠解開量子糾纏的奧秘。

第四個超光速現象——空間折疊

根據愛因斯坦的引力場理論,這個理論認為,在強大的重力場作用下,時空會極度的扭曲,形成時空折疊,就像是把一張紙對折或者折成若干褶皺一樣,這樣折疊起來的時空就拉近了很多,我們可以想象一下,在一張巨大的白紙上面,一只螞蟻從這頭爬到另一頭需要很長的時間,而折疊起來的時空,螞蟻只要沿著折疊的頂端跨越,就能夠在很短的時間內到達另一個地方,如果說蟲洞就等于在這種紙上面鉆了一個洞,那麼時空折疊就是把時空折疊在一起,這樣我們就能夠很快的達到宇宙的另一邊,目前科學家正在研究的曲速引擎就是利用了空間折疊的方式。理想的曲速引擎是能夠在飛船周圍制造一個曲率泡,通過扭曲飛船前面的時空,在后面釋放,實現飛船在曲率泡中前行。

其實曲速引擎就是一種反物質驅動,是人類利用對時空的扭曲,將人類想要到達的地方不斷的拉近,如果兩地之間的距離被不斷的拉近,那麼我們從奇點到達終點就近了很多,讓科學家感到興奮的是,美國科學家曾經在研發期間發現了世界上第一個納米級的翹曲氣泡,這對于人類來說意義重大,這意味著人類未來或許真的能夠實現曲速引擎,不過科學家認為,空間不可能被無限制的扭曲,所以當空間被扭曲到9.99的時候,就是曲速飛行的最快速度,這個速度就是光速的2140倍,這個速度已經超出了人類的認知,我們可以試想一下,在一倍光速的情況下,我們從地球前往冥王星只需要5個小時。

按照這個速度來看,人類飛出銀河系都是有可能的, 目前人類觀測到銀河系的直徑大約是20萬光年,未來隨著宇宙不斷的碰撞,或許銀河系的直徑將會變得越來越大,不過只要我們用足夠快的速度,那麼我們飛出銀河系探索銀河系之外的奧秘就指日可待,人類想要探索宇宙的邊緣,必須實現超光速飛行,如果不能夠實現超光速飛行,那麼人類永遠都無法解開宇宙的奧秘,不過現在人類的科技離超光速飛行還要很長的一段路要走,這是目前人類已知的宇宙中能夠超越光速的方式,或許在宇宙中除了這些方法之外,還有很多其他的辦法也能夠實現超光速飛行,只不過我們還沒有找到而已。宇宙浩瀚而神秘,在宇宙中存在很多我們不知道的奧秘,比如說反物質、暗物質等等,科學家認為宇宙中存在一種我們看不見也摸不著的神秘物質,這種物質就被稱為是暗物質。

暗物質占到了宇宙總質量的百分之90,這意味著宇宙中最主要的物質就是暗物質,雖然現在科學家還沒有在宇宙中發現暗物質,但是科學家認為,這種物質一定存在,如果人類未來能夠找到這種神秘的物質,或許人類就能夠解開宇宙誕生的奧秘,科學家認為,暗物質不僅僅能夠推動宇宙不斷的膨脹,還能夠控制天體的運動,除了暗物質之外,宇宙中一定還隱藏著我們不知道的奧秘,這些奧秘都需要等待人類的探索和研究。

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