光速每秒30万公里,是宇宙的极限速度吗?可超光速就实现不了吗?
在爱因斯坦的相对论中光速被认为是宇宙的极限速度,然而,放眼宇宙930亿光年的直径下,光速实在是太慢了。于是在众多的科幻题材中超光速是常规操作,曲率引擎、虫洞、超时空、超光速引擎等等方法以超越光速达到目的地。那么接下来咱们来讨论一下,光速的特性,以及光速为什么不可被超越的原因,以及那些在文学作品中出现的超光速方法,真的可行吗?
光速的概念最早是由荷兰科学家、物理学家和天文学家克里斯蒂安·惠更斯在17世纪提出的。在1653年,惠更斯出版了他的重要著作《光原理》,其中他详细阐述了光的波动理论和关于光传播的一些基本原理。在这本书中,他首次使用了光速这个术语,并提出了光在空气和其他媒介中传播速度的近似值。不过光速的测量要复杂多了,从17世纪到20世纪,中间有无数位科学家都参与到了其中,最终在20世纪60年代在精确测量设备对加持下,人们测出光速在真空中的准确值299,792,458米/秒。
然而把光速玩出花来的还得说是爱因斯坦。他在1905年提出的狭义相对论,将光速视为宇宙速度的极限,没有任何有静止质量的物体能够达到或超过光速。
在相对论中一旦物体接近光速,物体需要的能量就将无限大,而且其质量也会变得无限大。然而,宇宙的质量和能量具有一定的限度,因此有静止质量的物体无法达到光速。如果光速能够被超越,整个宇宙的规律都将被打破。因此,光速不可被超越被视为宇宙的基本规定,类似于数学中的不可动摇的等式。
所以,从理论上来说光速就是宇宙的极限,正常情况下是无法达到,就更别提超越了。但并不是说就无法超光速旅行了,可以通过某种方式以绕过光速限制。
第一种就是曲率引擎。
在广义相对论认为宇宙的时空具有弹性,可以被大质量天体扭曲,这种扭曲的结果是引力。在曲率引擎的概念中,宇宙被认为是一个四维时空的结构。引擎的想法是通过在时空中创造一种曲率或缩短距离的现象,使得航行物体在这个曲曲折折的时空中移动,从而达到超光速的效果。实际上,宇宙航船并不是真正地以超光速运动,而是利用时空的特殊结构来缩短两点之间的距离,从而使得航行距离看似超光速。
也就是说三维无法实现的事情,放到四维空间就简单很多了。就像在二维空间中,一只蚂蚁从一个点走到五米外对另外一个点需要8分钟左右,但在三维空间里,只需要将两个点折叠,蚂蚁就可以从这个点到另外一个点,整个过程只需要几秒。
不过,目前曲率引擎仅仅是科幻作品中的概念,还没有被实际证明或者构建。在现实中,我们对时空结构和曲率引擎的技术实现还知之甚少。尚未有任何实验或观测证据能展示曲率引擎。
第二种就是虫洞
虫洞的概念最早是由德国数学家、理论物理学家路德维希·弗拉基米洛维奇·季米特里耶维奇在1916年提出的。在20世纪中叶和后期,虫洞成为科幻作品和理论物理学的一个重要话题,被广泛讨论和研究。
在虫洞的概念中,物体通过这个时空通道移动,看起来好像是以超光速运动,因为它可以在宇宙中的不同地点之间瞬间移动。虫洞的构想是在时空中创造一种缩短距离的现象,使得物体可以通过这个通道实现迅速的跨越。
然而,虫洞是否真正存在、是否能够稳定存在以及是否能够被利用实现超光速航行,目前仍然是科学界的一个未解之谜。虽然一些物理学理论支持虫洞的存在,但目前尚未有任何实验或观测证据来证实虫洞的存在或可行性。
总之,光速就是速度的极限,目前在现实世界中还没有发现或实现超光速的技术。根据相对论的理论,光速在真空中是一个绝对极限,任何物体、信息或能量都不能以超过光速的速度传播。因此,超光速仍然属于科幻领域的概念,不属于现实世界的科学技术。不过,人可以通过在空间方面绕过去,通过在时空中创造一种曲率或缩短距离的现象,从而达到超光速的效果。
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