經過對宇宙近百年的觀察研究,一組組數據、一張張照片、一次次嘗試,無不向人類展示了宇宙的浩淼無邊以及波瀾壯闊。
然而,這廣闊寂寥的宇宙背后,其實隱藏著一個對于人類來說極為致命的屬性——距離。宇宙龐大的距離尺度像一個籠子一樣,將人類死死地困在有限的空間中。
而這種情況對整個人類文明來說是一種災難,因為一旦地球甚至整個太陽系的資源被人類使用殆盡,那么人類最后將只有“毀滅”或者“文明退化”這兩條路可以走。
科學家們顯然也看到了這個讓人害怕的問題,所以早在19世紀起就一直在研究光速的問題,畢竟光的速度非常快,人類如果想要沖出牢籠它將會是非常關鍵的因素。
讓人遺憾的是,經過長時間的研究愛因斯坦提出了相對論,明確指出了物體達到光速的不可能性和不可行性。
不過,雖然愛因斯坦在相對論中闡述了物體無法達到光速的原因,但是仍然有許多人心中有一個疑惑:宇宙是真空的,那么為什么飛船在這個沒有空氣摩擦力的環境中不能無限加速呢?為什么連20%的光速都無法達到呢?
在回答這個問題之前可以先來看下,如果人類的飛行器速度達到了光速的20%意味著什么。我們都知道,火星距離地球約0.55~4億千米,一旦人類飛行器達到了20%光速,那么就意味著人類從地球到火星只需要不到半個小時的時間。
而目前人類所制造出來的速度最快的飛行器是太陽探測器“帕克”,它的平均速度一般在68.6km/s,而最快速度能夠達到192km/s。所以飛行器達到20%光速就意味著它將是“帕克”速度的300多倍。
同時,一旦飛船速度達到20%的光速,就意味著它已經遠超“常規推進方式宇宙飛船速度”的上限,因為按照科學家的計算,常規推進式飛船的速度上限是1.5%光速,也就是4500km/s。
更主要的是,若飛船的速度達到20%光速,就意味著它的速度將會是采用核聚變作為動力源飛船速度的2倍還要多。而在可預見的未來,核聚變將會是人類能夠使用的最強動力源。
看到這里可能有的朋友會問:如果未來發現了比核聚變更顛覆的動力方式,例如暗能量、正反物質湮滅等等,那么采用了這些動力方式的飛行器能否達到20%光速呢?答案其實還是不能。
現代火箭在設計上一般都是極大可能地減少質量,以便攜帶更多的飛行燃料。比如說SpaceX獵鷹9火箭之所以價格低廉,就是因為它的燃料占發射質量比達到了驚人的96.6%。
但是,因為能源等級的限制,即便火箭設計上采用多級接力加速的方式,想要達到20%光速所需要的飛船質量也是指數級增長的。
簡單的說,想要火箭攜帶更多的燃料就需要更輕的箭體,而想要火箭速度更快則需要更重的箭體。就目前來看,這是一個無解的死循環。
最后再來看看對飛行器最大的空間限制條件:真空。事實上,宇宙可能出乎許多人的意料,因為它并不是絕對意義上的真空,或者說它根本就不是真空。
在這個“真空”中有肉眼無法直接觀察的真空漲落、正反粒子湮滅,甚至還有許多背景輻射,可以說“真空”里不僅不是想象中的空曠寂寥,反而是“熱鬧非凡”的。
正因為真空中并不空,反而充斥著許多肉眼無法看到的物質,所以當飛船以20%光速高速運動的時候,會和這其中的各種物質發生劇烈的摩擦與碰撞。
而在這種速度下,一個只有在顯微鏡下才能看到的氫原子,都會對飛船造成難以想象的破壞。就像高速飛行的飛機撞到飛鳥一樣。
假如說飛船的速度達到了光速,那么不說飛船材料和飛船內的人類能不能受得了,根據科學家的推算,當達到光速之后飛船包括飛船內的所有物體將會失去質量,變成時間為零、質量為零的光子狀態。更讓人害怕的是,光子化是不可逆的。
肯定有朋友會問:既然光速飛行如此可怕,那電影中的超光速飛行是怎么回事呢?其實電影中出現的超光速飛行大都也并不是飛船直接超越光速,而是飛船中有扭曲空間的裝置,通過壓縮飛船前面的空間、膨脹后面的空間達到超光速效果,科學家將這種方式稱為“曲速泡”。
在這種情況下,飛船確實得到了超光速的效果,但是這并非飛船自身硬生生的達到了光速,而是通過改變空間結構,讓空間膨脹收縮以縮短飛行距離。簡單來說就是空間本身超光速運動了,而飛船本身并沒有超光速運動。
值得一提的是,空間自身超光速并未違背相對論,因為空間自身在任何形態下都沒有質量,并不在相對論的約束和討論范圍內。
所以總的來說,就目前的科學認知中,飛船在真空中并不能無限加速,不僅如此它甚至連20%光速都無法達到,真空中光速仍然是宇宙規則下物體最大的運行速度。


