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科学家是怎么确定银河系大小的(以2083倍超光速飞行)

科学家是怎么确定银河系大小的(以2083倍超光速飞行)光速在经过计算之后,科学家得出了真空当中的光速为299792458米/秒,一般会四舍五入取300000千米/秒。可事实上,达到光速还远远不够,毕竟宇宙实在是太大了。于是,科学家想以超光速飞行,看看这样能不能更快。可是模拟的结果令科学家感到绝望,因为就算以2083倍超光速飞行,穿越银河系也需要96年。银河系的广阔难以想象大家都知道,光现在常常作为人类观察宇宙的使者,因为其在真空当中的传播速度很快,可以说是人类目前发现最快的速度。

要问谁是宇宙当中最敢“想”的人,那必然是人类了,因为虽然到目前连咱们的航天器都未飞出太阳系,但是科学家已经开始研究穿越银河系所需的时间了。

当然,这个假想的前提是,咱们得有足够快的飞行器。

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人类探索宇宙

这时大家可能会想,最快的速度应该就是光速了。

可事实上,达到光速还远远不够,毕竟宇宙实在是太大了。于是,科学家想以超光速飞行,看看这样能不能更快。可是模拟的结果令科学家感到绝望,因为就算以2083倍超光速飞行,穿越银河系也需要96年。

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银河系的广阔难以想象

超光速的提出与研究

大家都知道,光现在常常作为人类观察宇宙的使者,因为其在真空当中的传播速度很快,可以说是人类目前发现最快的速度。

在经过计算之后,科学家得出了真空当中的光速为299792458米/秒,一般会四舍五入取300000千米/秒

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光速

按理来说,如果人类的飞行器能够达到光速那就已经非常快了,起码我们在太阳系各个行星之间来回应该非常方便。

但是,太阳系只是宇宙中的芸芸众星之一,所以科学家认为人类的未来肯定不能只拘泥于太阳系,而是要飞出去,甚至穿越银河系,找到全新的家园。

而我们如果只是以光速飞行,到达同属于银河系的半人马座阿尔法星,都需要4、5年的时间,这还仅仅是相隔了4.3亿光年。

因此,在科学家看来,想要让人类在有限的寿命中飞得更远,就必须将速度继续提升,实现“超光速飞行”。

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超光速飞行

当1905年爱因斯坦的狭义相对论横空出世后,就给速度定了限制叫做“光速极限法则”

可是,相对论并非是绝对完美的,有许多科学家一直都质疑其有问题和矛盾,尤其是在光速不可超越这一点上。

就这样许多科学家在爱因斯坦过世的几十年之后,提出了超光速的概念,而后更多科学家投入了超光速的探索和研究当中。一部分科学家将目光聚集在微观粒子上,另一部分科学家则看向了宇宙深处。

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爱因斯坦的“光速极限法则”

宇宙大爆炸理论和哈勃红移的支持下,宇宙是一直处在膨胀状态的,而且其膨胀的速度是超越光速的。所以他们早在上世纪七十年代,就利用射电天文观测的方式,对部分类星体进行了观察,发现它们的分离速度超过了光速。

国际科学界正式谈论超光速星际航行是在20世纪末,1999年国际宇航联合会的 P.A.Murad说:“创建一艘超光速宇宙飞船是一种广泛的挑战,虽然超光速航行与狭义相对论矛盾,但该理论并非包容一切,而是处理亚光速问题的理论。”

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宇宙膨胀速度超过光速

总之,超光速的研究虽然异常的困难,但是部分科学家认为它是存在并且能够实现的。于是在这个基础上,他们就开始思考当超光速飞船出现,穿越银河系又需要多长时间。

以2083倍超光速穿越银河系

银河系作为一个典型的棒旋星系,其形状就像是一个椭圆形的盘子,而这个银盘的直径为100000光年。可见,想要穿越银河系可不是件容易的事情。因此科学家詹姆斯·奥多诺休就使用计算机模拟了以超光速,展现了穿越银河系的过程。

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以2083倍超光速穿越银河系

当它把速度加到光速的2083倍时,人类在太阳系和邻居星系已经可以来去自如了,整个时间的形成大大缩短。

在他增加速度数值的时候我们可以看出,当以一倍光速飞行的时候,我们想抵达边缘的冥王星需要5个小时左右。而当速度达到213倍超光速时,仅仅需要1分多钟就能抵达冥王星了。

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遥远的冥王星

最后他把速度调整到2083倍光速时,我们飞掠冥王星就只需要十秒了,可以说这个速度是人类目前无法想象的。只是在太阳系中其实没什么参考价值,毕竟科学家的目标是穿越银河系。

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计算机模拟的穿越图

于是他们就将目光看向了银河系,最终得到了一个令人绝望的数值,那就是哪怕我们以2083倍的超光速进行飞行,想要穿越银河系也需要长达96年的时间。

由此可见,宇宙的广袤程度远远超出了人类的想象,在我们眼中最快的光速与宇宙的尺度相比简直啥也不是。

所以人类想走向更远的地方,可能不止要疯狂给飞船提速,还得延长自己的寿命。如果说人类文明出现的时间只占地球时钟的一秒,那么人类短暂的一生与宇宙时钟相比,又算得上是什么呢?

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宇宙的演化时钟超乎想象

值得一提的是,如果飞行器真的能够以超光速的状态飞行,那么其中的人能透过舷窗看到怎样的景象呢?可能有人想到了电影《星球大战》当中,千年隼号使用超光速飞行后,乘客看到的恒星被拉伸的景象。

但事实上,在超光速状态下,乘客根本无法看清楚恒星的光线,只能看到像光盘一样的结构。

研究者康诺斯表示:“如果‘千年隼’号真实存在并且进行超光速飞行,我一定会建议乘客佩戴太阳镜。此外,这艘飞船还需要采取保护措施,保护乘客免遭X 射线辐射伤害。由于多普勒效应,乘客看不到任何恒星存在迹象。”

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超光速飞行可能会看到的场景

此外,不知道在飞行速度如此快的情况下,人一直望向窗外,会不会感到“晕船”。如果真的让人眼晕的话,最好还是封闭式飞行比较好。

那么,假如超光速真的存在,人类要用什么方法才能实现它呢?我们真的可以制造出超光速的飞船吗?

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超光速飞行

超光速飞船

人类在长期的地外文明探索当中,虽然没有什么大的收获,却找到了许多类似地球存在的“超级地球”。

许多科学家认为,人类文明未来的归宿并不是太阳系内的行星,而是这些遥远的超级地球。但想要去往这些超级地球,就要跨越长达几十光年的距离,为此人们就在想,到底使用什么飞船更好。

资料显示传统的化学燃料火箭是不行的,例如速度达到 17km/s的 Voyager- 1 探测器,到达那里要用3.5×10^5年。如用核能源火箭,也需3×10^4年。使用太阳帆的方法,可获得v=0.01c=3000km/s,到达Gliese- 581c也要2000年。

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宇宙范围太大,人类过于渺小

所以他们提出应该使用反物质作为燃料,这样不仅可以尽可能地减少飞船的负载,还能够进一步给飞船提速。

要知道,反物质与物质碰撞后释放能量的效率,在以上燃料当中可是最高的。不过,在这之前,咱们要先能够尽可能多地收集反物质和保存它们。

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使用反物质当燃料

其次就是通过曲率驱动,来实现超光速飞行。

喜欢看科幻小说的人,看到“曲率驱动”应该非常熟悉,这指的是通过弯曲飞船周围的时候,然后创造出一种曲速气泡,最终将时空的距离缩短。

此前的超光速是一味地提升速度,而曲率驱动,则是将路程都缩短了。

研究者R.Obousy说:“如果缩小飞船前面的空间,同时再增大飞船后面的空间,就会在飞船周围发生一个时空泡,它包围飞船并且迫使飞船冲出寻常世界进入自己的坐标系。这个泡依靠时空压差使飞船向任何方向移动,打破光速极限。”

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曲率飞行器

虽然科学家的理论在人们看来总是天马行空,甚至有点儿不切实际。但是现在的科技其实都是从这些想象蜕变而来的,说不定未来,人类真的能够乘坐着以超光速运行的飞船,掠过苍穹,一览群星。

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