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达到光速会看到什么?人类最高速度是什么水平?我们还有希望吗?

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  到达光速会看到什么?这个问题是爱因斯坦小时候经常的考虑的一个问题,也是我们现在很多人会想到的问题,难道会看到光静止不动?

  我们不仅看不到这种奇怪的场景,而且本身来说,有质量的物体也无法达到光速,因为根据狭义相对论的说法, 有质量的物体速度越高,它所包含的能量越大,越接近光速,它所包含的能量会接近无穷大;


  由于质量和能量等效,因此我们也会认为物体的质量会无穷大,所以我们不可能在一个能量有限的宇宙中将一个质量无限大的物体加速到光速。

  虽然我们无法达到光速,但是并不妨碍我们想象达到光速的时候,我们会看到什么?发表在《物理专题杂志》上的一篇论文就对达到光速以后看到的场景作了描述:

  一个人达到光速它向前会看到所有的空间都汇聚在一个点上,且这个点是白色模糊状的。

  原因是当你达到光速的时候,空间会发生严重的尺缩效应,任何遥远的距离在你看来都会汇聚在一个点上;

  所有可见的不管是自身发光的、还是反光的物体,因为你正在已光速靠近它们,在你的眼里它们发出的光线都会蓝移,波长变短,甚至移动到X射线波段,这个波段的光你是看不见的。


  而且还具有很强的辐射,如果你能够抵抗这个辐射不死,那么你就会看到充满全天空地处在微波波段的宇宙背景辐射,蓝移到可见光的波段,由于宇宙微波背景辐射是黑体辐射,所以你会看到聚集在一个点的白光。

  如果这时你回头看,你将什么也看不到,因为红移会将所有后面所有的光线移动到微波、或者无线电波段。这些波段的光你是看不到的。


  而且达到光速的你时间也会停止,你从一点到另外一点的旅行在你看来不会花费任何时间,例如你达到4.2光年外的比邻星,在你看来是瞬间就达到了,但是在地球人看来你花费了4.2年的时间。

  这时你体验到的时间就是光子所体验到的,例如在我们看到太阳光达到地球花了8分钟,但是光子认为它没有花时间,从它出生到被地球吸收是瞬间的事;



  哪怕是138亿年前宇宙大爆炸所产生的光子,在我们看来这些光子已经138亿岁了,但是对于光子来说,大爆炸就发生在刚才一瞬间。

  因为他们没有时间,无法体验到时间流逝。你达到光速以后也一样。

  人类现在航天器的速度是什么水平?


  人类现在的速度已经取得了非常大的进展,但是相对于光速来说还不值一提。目前人类所能创造最高速度的装置就是火箭。

  利用化学能给质量物体提供加速度对抗地球重力,也是现在人类唯一离开地球的方法。我们已经利用火箭给月球、火星、甚至是太阳系外发送了探测器。


  1969年,在土星5号火箭的推动下阿波罗10号宇宙飞船创造了载人略低于每小时40000公里的速度纪录。

  土星火箭创造了无人最高每小时58000公里的速度记录。1977年发射的旅行者1号,在经过木星和土星引力的加速下,探测器速度达到了每小时62000公里。

  也就是1秒飞17公里,听起来很厉害,但是这连光速每秒30万公里的万分之一都不到。


  1976年发射的太阳神2号探测器,在绕着太阳运行的过程中,经历了一次又一次的加速,最终速度达到了每小时252000公里,这是人造物体创造的最高速度。

  未来这个记录可能会被2018年发射的帕克太阳探测器所打破,因为帕克探测器未来会缓慢地靠近太阳,其轨道高度将是太阳神2号的1/7,因此帕克太阳探测器的速度会达到每小时725000公里。

  但是这个速度也达不到光速的千分之一,大约是光速的0.07%。


  就算是人类以帕克探测器这个惊人的速度在空间旅行,它想要到比邻星需要至少6千年的时间,这对人类来说太长了。

  6000年足以让地球上的一切沧海桑田。

  那么人类如何提高旅行速度呢?人类的希望在哪里?

  要想提高速度我们必须改进推进方式,化学能肯定不行了。它体积太大,太重,我们无法携带大量燃料,来给探测器不断地提供推力。

  所以解决的办法有:


  离子推进器,这是一项非常有希望实现的技术。而且现在已经有探测器在用,而且我国的离子推进器现在也处在国际领先水平。

  探测谷神星和灶神星的黎明号探测器上就搭载了离子推进器,粒子推进器的原理是,利用电子轰击中性原子,使得原子中的电子脱离轨道,形成带正电的离子。


  然后利用磁场将这些离子推出去,形成一个非常微小的推力。虽然力量不到,但是离子推进器的优点在于携带的燃料非常小,且能持续长时间(几年)给探测器提供推力;

  探测器不断地加速就可以达到非常高的速度,如一小时32万公里,再加上太阳系的引力弹弓效应,可以让探测器达到每小时100万公里。

  核动力飞船,首先我们要掌握可控核聚变,在飞船上利用的聚变技术概念是,才有可控核聚变中的惯性约束聚变。


  用激光压缩燃料,点燃核聚变,产生的等离子体密度要比离子推进器的密度高数百万倍,经过磁场加速喷射出去来给飞船提供动力,这样的飞船速度预计能达到每小时2300万公里,也就是2.3%的光速,去往比邻星的时间为128年。

  这个时间相对来说,还比较容易接受。但是速度还是太低了,不仅我们去往的是离我们最近的比邻星,光银河系来说直径就有10万光年。


  就算我们为了掌握了核聚变同样也没办法实现星际旅行。而且我们也能感觉到,要想实现星际旅行,简单地推动有质量物体是无法实现的,毕竟就算你达到了光速,想要横跨银河系也得10万年,这个时间对人类来说也无法接受。

  所以我们需要开发超光速旅行的方法,例如曲率引擎,以及量子隐形传输。


  曲率引擎是直接控制空间,使得飞船后部的空间膨胀使飞船发生位移,但是飞船本身并没有在空间中移动,是空间膨胀造成的位移,所以曲率飞船的速度可以远远超过光速。

  量子隐形传输是直接将人类的量子信息瞬间传递到任何一个位置,不受距离限制,在另外一个地方复制一个你出来,这就跟闪现一样。

  不过这两种方式都是科幻题材,能不能实现,啥时候实现都是未知数。

  就目前的科技来说,人类想要实现星际旅行是没有任何办法的。

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