我们常常会说,一山更有一山高,每个人观察世界的角度都被自己的眼界限制,就像是地球上的最高峰是珠穆朗玛峰,但是宇宙中有无数的类地行星,很多星球上的山峰都要比珠穆朗玛峰高,很多时候并不是答案不正确,只是看待问题的角度不同。
就算人类未来不断发展,也很难找到宇宙的极限,但是早在上个世纪人类就已经找到了宇宙中速度的极限——光速,光速是恒定的,也是人类发现的宇宙极限速度,并且有质量的物体无法达到光速。
通常情况下,我们说的光速是指光波或者电磁波的传播速度,在真空中的光速就是目前我们发现的物体运动最快速度,光速和任何速度相加,只能得到光速,光速的增加不遵从牛顿的经典力学,这就是为什么经常有人说爱因斯坦颠覆了牛顿的经典力学宇宙,毕竟爱因斯坦的相对论在很多方面都指出了牛顿经典力学的错误。
在网上有着这样一个问题,一个人乘坐光速飞船,在宇宙中飞行一年后,地球上过了多久?
首先思考这个问题,要忽略“有质量的物体无法加速到光速”,毕竟只是一个思想实验,无法做到百分百的严谨,为什么有质量的物体无法达到光速呢?因为随着速度的增加,物体的质量也会不断增大,在接近光速的过程中,质量会逐渐趋于无限大,例如99.99%光速,质量就几乎趋于无限大了,在接近光速的过程中每突破一点点,都是对能源和材料巨大的考验。
其实关于光速的问题,早就有人针对狭义相对论中的超光速问题提出了疑问,著名的“双生子佯谬”就是一个关于光速的思想实验,只不过在这个问题中,飞船速度是0.9999光速,并没有达到光速。在物体运动接近光速的过程中,不仅仅质量会发生变化,时间也会因为速度的加快发生变化。
通常情况下,我们把这种现象称为“钟慢效应”或者是“时间膨胀”,很多证据都证明,在速度发生变化后,时间也会发生变化,只不过这个时间变化对于运动物体本身没有任何影响,只会对观察者的坐标系产生影响,这句话或许有些难以理解,我们举一个简单的例子。
一对双胞胎兄弟,弟弟留在地球,哥哥乘坐一艘0.9999光速的飞船,向着一个方向飞行一年,然后极速返回,对于哥哥来说,自己在飞船上只过了两年的时间,但是对于弟弟来说,他在地球上等了70年,哥哥才回到了地球,如果两人分开时都是20岁,哥哥回来的时候22岁,弟弟却已经90岁高龄了。
这就是未来人类探索宇宙面对的最大难题,如何在达到光速甚至超越光速的同时,可以忽略掉质量和时间的变化,现在的我们不能断言未来的科学家做不到,但也无法想象怎么才能突破这些限制。对于现在的人类来说,光速就像是放在我们面前的一个障碍,需要我们想尽办法突破或者绕行。
1930年爱因斯坦和纳森罗.森在研究引力场方程时提出,虫洞或许可以成为人类未来进行瞬间空间转移的通道,甚至可以利用虫洞达成时间旅行。同时虫洞也是连接不同宇宙之间白洞和黑洞的通道,只不过这种由暗物质维持的时空间隙通常是转瞬即逝的,而人类想要接近黑洞和白洞,可能远比超越光速要困难。
那么再回到文章开头的问题,如果一个飞船达到光速飞行一年,地球上过去了多久?就像是随着接近光速物体的质量会变得无限大一样,对于旁观者来说,在这个飞船达到光速后,一切的时间就进入了“永恒”。前文在达到0.9999光速后,时间的偏差是70年,小数点每增加一位,这个时间都会增加,而小数点有无限多的数字,因此时间也会无限增大,在飞船达到光速后,就会进入时间和空间的悖论中,如果乘坐这样的飞船在宇宙中旅行,回到地球后就再也无法见到家人了。
对于地球上的人类来说,这个达到光速的飞船就等于永远消失了。对于人类来说,我们生活的宇宙还有太多的谜题,或许真的和弦理论中描述的宇宙一样,我们可以感受到的宇宙只是多维宇宙中的一个维度,我们只能理解这个维度中发生的一切,而宇宙的真相是我们永远无法理解和思考的。
你认为人类在未来可以达到光速吗?欢迎在下方留言!
想了解更多精彩内容,快来关注量子探索