以十亿倍光速朝着一个方向飞行,最终能飞出宇宙吗?
看似简单的一个问题,其实透露出两个根本问题:是否可以达到十亿倍光速?宇宙是有限的吗?
爱因斯坦的狭义相对论早就告诉了我们,光速是不可超越的,任何具有静质量的物体只能无限接近光速,不可能达到甚至超过光速。
所以,不要说以十亿倍光速飞行了,哪怕只比光速快一点都不行,本质上来讲,十亿倍光速与1.1倍光速没有任何区别,都是不可能的。
有人可能会质疑:又拿狭义相对论来说事?难道狭义相对论就是真理?
没有任何科学理论是真理,科学本来就具有可证伪性。但爱因斯坦的相对论能坚守一百多年仍旧屹立不倒,并非偶然。如果你非得质疑相对论,那又是另外一个话题了。
那么,宇宙到底是无限的还是有限的呢?
主流科学界认为,宇宙是有限大的,因为无限大的宇宙会出现很难诠释的悖论,而有限大的宇宙则合理很多,而且也很符合宇宙大爆炸理论,宇宙起源于138亿年前的大爆炸,一个无限小的奇点急剧膨胀,经过漫长的岁月演化到今天的模样。
虽然宇宙膨胀的速度很快,甚至远超光速,但不管多快,宇宙的大小总是有限的。
那么,既然宇宙是有限大的,如果一直朝着某个方向飞下去,能不能飞出宇宙呢?
还是不能。因为虽然宇宙是有限的,但它并没有边,也就是说宇宙“有限无边”,这与我们的地球有些类似。
地球是有限大的,但在地面上沿着一个方向一直走下去,你永远不可能走出地球。因为你认为的一个方向,其实只是沿着弯曲的地球表面在行走,最终你不但走不出地球,还会回到出发时的原点。
在宇宙中飞行也很类似,因为我们所在的时空并不是绝对的,不是平坦的。时空非常有弹性,可以弯曲,拉伸,折叠,甚至撕裂。你认为在时空中朝着一个方向走,实际上只是沿着弯曲的时空行走,即使永远走下去也不可能走出宇宙。
同时,宇宙大小虽然是有限的,但它并没有中心,也可以理解为“宇宙处处是中心”,因为宇宙一直在超光速膨胀,而且具有“各向同性”,也就是说,无论朝哪个方向看,看到的宇宙基本上都差不多。
真实的宇宙大小我们并不清楚,只知道可观测宇宙直径大约为930亿光年,这个数字是以地球为中心测量出来的。当然地球并不是宇宙的中心,但是刚才说了,宇宙具有各向同性,所以在任何星球上测量可观测宇宙的直径,都会是930亿光年。
既然这样,也就意味着无论你走到哪里,都会是宇宙的中心,也说明了一点:你不可能走出宇宙,你到达的任何地方都属于宇宙。
话说回来,假设宇宙存在可以让我们飞出去的边界,也根本不用十亿倍光速,只需要让飞船的速度尽可能接近光速就可以了。
为什么?
根据狭义相对论中的时间膨胀效应,速度越快,时间就越慢。那么,当飞船的速度无限接近光速时,飞船上的短暂一瞬间就相当于宇宙无限久的时间,也就是说在短短的一分钟时间,你就可以飞行非常遥远的距离,甚至飞到宇宙的边界。
利用尺缩效应更容易理解。根据尺缩效应,速度越快距离就越短,这就意味着当飞船的速度无限接近光速时,距离就会变得无限短,不管多远的距离,对于飞船来讲都是近在咫尺,哪怕是宇宙的边界,也是近在眼前。
而时间膨胀效应和尺缩效应是完全等价的,两者是同时出现的,因为时间和空间有机的整体,两者不可分割。
最后,如果非要假设超光速飞行,问题就变得更简单了。因为在你超光速飞行的一瞬间,就脱离了四维时空,摆脱了四维时空的束缚。因为光速就是四维时空的界限,一旦超过了光速,肯定就摆脱了四维时空,到达一个未知的世界,或许是更高维的时空,具体什么样子,我们就不得而知了。
所以,在你超光速飞行的一瞬间,就已经飞出了宇宙,根本不用一直飞下去!但四维时空恰恰阻止着我们超光速飞行,所以,这就形成了一个矛盾。人类能解决这个矛盾,从而实现“超光”飞行吗?
或许未来的人类能做到这点,通过超光速飞行到达另一个完全不同的世界,但目前来看是不可能的。
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