当你达到光速时,你会看到什么?这个问题是爱因斯坦小时候经常思考的问题,也是现在我们很多人都会思考的问题。有可能看到静止的光吗?
这种奇异的景象我们不仅看不到,而且本身有质量的物体是不可能达到光速的,因为根据狭义相对论,有质量的物体的速度越高,它的速度就越大它所包含的能量,越接近光速,它所包含的能量就会接近于无穷大;
既然质量和能量是等价的,我们也认为一个物体的质量会是无限大的,所以我们不能把一个质量无限大的物体放在能量有限的宇宙中加速到光速。
虽然我们无法达到光速,但不妨碍我们想象当我们达到光速后会看到什么?《物理专题杂志》上发表的一篇论文描述了达到光速后看到的景象:
当一个人达到光速时,他会看到所有的空间都汇聚在一个点上,而这个点是白色模糊的。
原因是当你达到光速时,空间会产生严重的缩放效应,任何远距离都会在你的视野中汇聚到一点;物体,因为你正以光速接近它们,在你的眼睛里,它们发出的光会发生蓝移,波长会变短,甚至会移动到你看不见的X射线波段。
而且它还有很强的辐射。如果你能抵抗这种辐射并活下来,那么你就会看到充满整个天空的微波波段的宇宙背景辐射,以及可见光波段的蓝移。是黑体辐射,因此您会看到集中在一点的白光。
如果你在这一点回头看,你什么也看不到,因为红移会将它后面的所有光移动到微波或无线电波段。你看不到这些波长的光。
而当你达到光速时,你的时间也会停止,你认为从一个点到另一个点的旅行不会花费任何时间。比如你到达4.2光年外的比邻星,在你看来瞬间就到达了,但在地球人看来却用了4.2年。
你此时经历的时间就是光子经历的时间。比如我们看到太阳的光到达地球需要8分钟,但是光子却认为不需要时间。从它诞生到被地球吸收,只是一瞬间。;
即使是138亿年前大爆炸产生的光子,这些光子在我们看来也已经138亿年了,但是对于光子来说,大爆炸就发生在刚刚。
因为他们没有时间,无法体验时间的流逝。达到光速后也是一样。
人类飞船的速度是多少?
人类现在的速度已经有了很大的进步,但是跟光速比起来还是不值一提。目前,人类能制造的速度最高的装置是火箭。
利用化学能为质量物体提供反抗地球引力的加速度,是目前人类离开地球的唯一途径。我们已经使用火箭向月球、火星甚至太阳系以外发射探测器。
1969年,由土星5号火箭推动的阿波罗10号宇宙飞船创下了时速略低于4万公里的速度记录。
土星火箭创造了每小时58000公里的无人驾驶速度记录。航海者一号于1977年发射升空,受到木星和土星引力的加速,探测器速度达到每小时6.2万公里。
的意思是一秒飞行17公里,听起来很惊人,但这还不到光速每秒30万公里的万分之一。
1976年发射升空的太阳神二号探测器,在绕日轨道运行过程中经历了反复加速,最终速度达到了每小时25.2万公里,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打破,因为帕克太阳探测器未来会慢慢接近太阳,其轨道高度将是太阳神2的1/7,所以帕克太阳探测器时速将达到72.5万公里。
但是这个速度还不到光速的千分之一,大约是光速的0.07%。
即使人类以帕克探测器的惊人速度在太空中穿行,也至少需要6000年才能到达比邻星,这对人类来说太长了。
6000年,足以改变地球上的一切。
那么人类如何才能提高行进速度呢?人类的希望在哪里?
想要提高速度,就必须改进推进方式,化学能肯定行不通。它太大太重,我们无法携带大量燃料为探测器提供恒定的推力。
所以解决方案是:
离子推进器,这是一个非常有前途的技术。而且现在还有探测器在用,我国的离子推进器现在处于国际领先水平。
探测谷神星和灶神星的黎明探测器配备了离子推进器。粒子推进器的原理是利用电子轰击中性原子,使原子中的电子脱离轨道,形成带正电的离子。
然后利用磁场把这些离子推出去,形成一个很小的推力。虽然功率不够,但离子推进器的优势在于携带的燃料非常少,可以长时间(数年)为探测器提供推力;每小时32万公里,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。
核动力航天器,首先要掌握可控核聚变。航天器上采用的聚变技术概念是可控核聚变中的惯性约束聚变。
利用激光压缩燃料,点燃核聚变,产生的等离子体密度比离子推进器高数百万倍,经磁场加速喷出,为航天器提供动力。这样一艘飞船的速度预计可以达到每小时2300万公里,也就是光速的2.3%,需要128年才能到达比邻星。
这个时间还是比较容易接受的。但是速度还是太低了。我们不仅要去最近的邻近恒星,而且银河系的直径有100,000光年。
即使我们掌握了核聚变,我们仍然无法实现星际旅行。而我们也能感受到,要想实现星际旅行,单纯的推动一个质量物体是不可能的。毕竟就算达到光速,也需要十万年才能穿越银河系。这个时间对于人类来说也是不可能的。接受。
因此我们需要开发超光速旅行的方法,例如曲率引擎和量子隐形传态。
曲率引擎直接控制空间,导致飞船后方的空间膨胀导致飞船位移,但飞船本身在空间中并没有移动,是空间膨胀引起的位移,所以速度飞船的曲率可以远超光速。
量子隐形传态,就是不受距离的限制,直接将人体的量子信息瞬时传送到任意位置,将你复制到另一个地方,就如同闪现一样。
但是这两个方法都是科幻题材,能不能实现,什么时候实现都是未知数。
就目前的科技而言,人类还没有办法实现星际旅行。
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