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【腦洞系列】如果以每秒1光年的速度飛行,人類能到達宇宙邊緣嗎?
2021/09/07
2021/09/07
 

哇!真的第一次見哎,知識不會,衹是姿勢不對;科學凡此種種,用人話講才能聽懂

文/天空之城團隊

 

曾經我們以為世界很小,地球就是宇宙的中心。不過現在我們已經知道,地球在宇宙中非常渺小,它只是圍繞太陽公轉的一顆行星。太陽是恒星,僅僅在銀河系就有上千億顆恒星,而在宇宙中又有很多很多像銀河系這樣的星系。宇宙之大,真的超出了很多人的想象!

宇宙中最快的速度是光速,每秒30萬千米,它是一切物體運動速度的上限。

若以光速飛行,一秒鐘就能繞地球7圈半,只需一秒多的時間就能從地球到達月球。對于人類來說,光速真的很快,要知道,人類迄今為止發射的飛行速度最快的探測器是派克太陽探測器,由于它繞著太陽飛行,受太陽引力的影響,在近日點時速度高達200公里每秒。

不過,就算是光速,對于浩瀚無邊的宇宙而言,也如同龜速。

如果我們以光速飛行,需要4年多的時間才能到達距離太陽最近的恒星比鄰星,因為比鄰星距離我們4.2光年。如果想要以光速逃離銀河系,最快也需要幾萬年的時間,而在1萬年前,人類還過著刀耕火種的日子。

宇宙非常大,根據科學界的主流觀點,能夠被人類觀測到的宇宙的半徑為465億光年。

光年是個距離單位,就是光以光速傳播一年的距離,主要應用于天文領域。1光年為9.46萬億公里,大約相當于地球與太陽距離的6.3萬倍,太陽系的半徑也差不多在1光年左右。人類目前向太陽系外發射的探測器分別是先驅者10號、先驅者11號、旅行者1號、旅行者2號和新視野號。只是速度都太慢了,至今還沒有走出太陽系,人類至今仍被困在一光年的方寸之地。

世界雖然很大,但想象力是無窮的,如果我們能夠以每秒一光年的速度飛行,能夠到達宇宙邊緣嗎?

若以可觀測宇宙的半徑來計算,以一光年每秒的速度飛行,需要465億秒的時間才能到達宇宙邊緣。465億秒,大約相當于1500年。一個人在有生之年就算以這麼快的速度,也到達不了宇宙邊緣。

上面的計算,是假定可觀測宇宙的尺度不變。事實上,在上世紀初葉,美國天文學家哈勃就通過星系的紅移現象,發現了我們的宇宙正在膨脹。後來科學家又通過觀測遙遠的超新星,發現我們的宇宙正在加速膨脹,這項發現還獲得了諾貝爾物理學獎。研究顯示,現在宇宙的膨脹速度是每百萬秒差距74公里/秒(百萬秒差距即326光年)。宇宙空間處處都在膨脹,離我們非常遙遠的星系,在宇宙空間膨脹的帶動下,其遠離我們的速度已經超過了光速。

宇宙在加速膨脹,這意味著,當你高速飛向宇宙邊緣時,宇宙邊緣也正在加速遠離你。以一光年每秒飛行,到達宇宙邊緣,實際所需的時間必然不止465億秒。

這裡還有一個最關鍵的問題,宇宙究竟是有限的,還是無限的?關于這個問題,目前還沒有定論。

要到達宇宙邊緣,首先宇宙要有邊。如果宇宙是無限的,那麼宇宙就沒有邊緣。如果宇宙是有限的,也要分兩種情況,一種是宇宙有限且存在邊界,一種是宇宙有限且無邊界。對于第1種情況,人類或許有機會到達宇宙邊緣。對于第2種情況,宇宙根本不存在邊緣,這種情況就像人類在地球表面運動一樣,永遠也到達不了天涯海角,除非突破維度的限制。

此外,根據相對論,有質量的物體的運動速度是不可能達到光速的,只能無限接近光速。別說一光年的速度,就算是以光速飛行,人類也不可能辦道,畢竟科技再先進也不能違背自然規律行事。要想突破光速的限制,人類需要尋找其它方法,比如曲速引擎、蟲洞等。如果在速度方面沒有突破,就算人類的平均壽命能夠到上萬歲,也只能龍困淺灘。

 

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