咱平常看科幻电影,里头的宇宙飞船在浩瀚星河中穿梭,从一个星球瞬间抵达另一个星球,那场面,简直太酷了!可实际上,科学家告诉我们,星际旅行远没那么简单,甚至可能是无法实现的。这背后的关键原因,就是那让人无奈的光速。
光速,到底有多快呢?精确值是 299792458 米 / 秒,通常我们就说大约 30 万公里每秒。这速度快得超乎想象,打个比方,光在一秒内走过的距离,要是让咱们平常坐的高铁来跑,得跑差不多 3000 年!在地球上,这速度简直无敌了。可一旦放到宇宙这个大得没边儿的舞台上,光速就显得有些力不从心了。
先给大家说个数,可观测宇宙的直径大概是 930 亿光年。啥概念呢?光年就是光在一年里跑过的距离。也就是说,光要花 930 亿年才能从可观测宇宙的这头跑到那头。再看看咱们所在的银河系,直径大概 10 万光年,就算光以最快的速度飞奔,想要横穿银河系,也得 10 万年!就咱们人类这短暂的寿命,根本等不起啊。
为啥说光速是宇宙的极限速度呢?这就得提到爱因斯坦的相对论了。在相对论里,光速不变那可是基本设定。欧洲核子研究中心还做过实验,他们使劲儿把粒子加速,都加到光速的 99.9999% 了,可再想往上加,根本做不到。这就说明,对于有质量的物体来说,光速真的是一道跨不过去的坎儿。你想想,宇宙飞船再怎么轻,它也是有质量的吧,只要有质量,就很难达到光速,更别说超过光速了。
有人可能会问,那宇宙里就没有超光速的现象吗?还真有,宇宙的膨胀速度就超过了光速。1926 年,天文学家哈勃发现,几乎所有星系都在离我们远去,而且离得越远,跑得越快,这就证明宇宙在膨胀,而且膨胀速度超光速。你想啊,宇宙大爆炸是 138 亿年前开始的,假设大爆炸时产生的第一束光一直传播到现在,按道理它应该只走了 138 亿光年的距离。但咱们现在能观测到的宇宙直径是 930 亿光年,这就说明宇宙空间的膨胀速度比光快多了。不过呢,这宇宙空间和咱们平常说的物体运动不是一回事儿,物体运动还是得乖乖遵守光速这个极限。
再说说星际旅行,除了速度上被光速限制,还有其他一堆难题。比如说距离,就拿离太阳最近的恒星半人马座 α 星来说吧,它距离我们有 4.3 光年,这在宇宙里已经算很近的了。可就算宇宙飞船能达到光速的 3%,也就是 2200 万英里 / 小时,要飞到那儿也得 140 年,这都得经历 5 代人了。要是飞船速度再慢点,时间就更久了。而且,在这漫长的旅途中,能量供应也是个大问题。飞船上的植物不可能一直靠阳光生长,一旦远离太阳,植物没了光合作用,就没法产生氧气,还会和人抢氧气。那怎么办呢?只能靠飞船自身携带的能源来制造氧气,可 5 代人在黑暗中生活需要的能源,从哪儿来呢?这太难解决了。
还有成本,咱们来算笔账。以前五月花号把清教徒前辈移民带到北美,一个家庭的旅费相当于一个人 7.5 年的劳动所得。19 世纪摩门教徒从伊利诺斯州到犹他州的旅行,每个家庭的费用是 2.5 个人的年收入。可对于星际旅行来说,科学家估计,每个家庭的费用相当于 1500 人 / 年的劳动收入。一个人一辈子工作 50 年,也很难攒够这笔钱,更别说还得在旅途中消费了。这就意味着,宇宙飞船上的每一个移民,都得靠地球上一大群人的资助才能成行,这在现实中太难实现了。
虽然现在困难重重,但也有科学家认为,未来 100 年可能会在空间飞行速度上有突破。比如悉尼大学的杰伦特 - 路易斯教授就提出,利用时空的扭曲来进行星际旅行。爱因斯坦的理论里其实也允许空间移动速度超过光速,如果能把宇宙飞船前后的时空扭曲,或许就能超光速运行了。不过,这得先找到合适的材料,可我们现在还不知道怎么去发现和应用这些材料。
说了这么多,大家也能感觉到,星际旅行真的是困难重重。光速就像一道紧紧锁住宇宙大门的枷锁,让我们想要自由穿梭星际变得异常艰难。但人类的好奇心和探索精神是不会被轻易打败的,说不定哪天,真的能找到突破光速限制的办法,实现星际旅行的梦想呢。
好啦,今天关于星际旅行为啥这么难的话题就聊到这儿啦。希望大家喜欢这篇文章,要是觉得有收获,就动动你那发财的小手点个赞、关注一下呗,祝大家都能发财!