速度是探索世界最快的途徑之一,從古至今,人類一直都在不斷的提升自己的速度,在古代由于人類的科技不夠發(fā)達(dá),所以古人一輩子也走不出方圓百里的范圍,在古人的眼中,地球就是唯一的世界,太陽和月球都在圍繞地球轉(zhuǎn)動,后來隨著人類科技的進步,人類發(fā)明了各種各樣先進的交通工具,汽車、輪船、飛機、火箭等等,這些先進的交通工具是人類的出行速度變得越來越快,目前人類已經(jīng)能夠一顆火箭走出地球探索宇宙,這說明人類科技發(fā)展的速度還是非??斓模?dāng)人類走出地球看到宇宙之后,人類的好奇心被宇宙的浩瀚所吸引,人類想要知道宇宙到底有多大?在宇宙中除了地球生命之外,是不是還存在其它外星生命?帶著這些疑問,人類踏上了探索宇宙的道路。
根據(jù)科學(xué)家的研究我們能夠知道,地球其實就是太陽系中的一顆行星,在太陽系中一共有八大行星,而地球是太陽系中唯一一顆誕生了生命的星球,地球之所以能夠誕生生命,和太陽有很大的關(guān)系,太陽能夠釋放出光和熱,這使得地球上面擁有足夠的溫度,這些溫度能夠讓地球生命生存下去,科學(xué)家通過計算得出,光從太陽表面達(dá)到地球也是需要一段時間的,光速大約是每秒30萬公里,光子到達(dá)地球大約需要8分20秒左右,對于人類來說,光速已經(jīng)非??炝耍敲鎸棋挠钪?,光速還是顯得非常慢,科學(xué)家認(rèn)為在宇宙中存在很多超光速現(xiàn)象,下面我們就一起來看看。
第一個超光速現(xiàn)象——蟲洞穿梭
在很多科幻電影中,我們能夠看到主人公乘坐著宇宙飛船穿過了時空捷徑,抵達(dá)了原本遙不可及的地方,這個時空捷徑就是蟲洞,其實科幻電影中的蟲洞并不是科學(xué)家憑空想象出來的,它是愛因斯坦的廣義相對論中所預(yù)言的,在廣義相對論中,蟲洞和黑洞有關(guān),在黑洞中,物質(zhì)坍縮成一個點,這個點被稱為是奇點,物質(zhì)一旦進入黑洞,就會被永遠(yuǎn)的困住,蟲洞在外部有著同樣的結(jié)構(gòu),但是它的中心并不是一個奇點,而是形成了一個通往另一個空間區(qū)域或者是另一個宇宙的隧道,當(dāng)物質(zhì)進入蟲洞時,就會穿梭到另一個區(qū)域,蟲洞的概念最早是由愛因斯坦和羅森提出的,因此有的時候它們也被稱為是愛因斯坦-羅森橋。
相信大家對于黑洞來說都是非常熟悉的,黑洞是一個引力巨大的天體,它能夠吞噬任何物質(zhì),連光都無法逃離黑洞的引力,而白洞就是性質(zhì)和黑洞完全相反的天體,任何物質(zhì)都不能夠進入白洞,不過白洞只是廣義相對論中推導(dǎo)出來的假象天體,目前還沒有任何證據(jù)支撐它的存在,科學(xué)家認(rèn)為,黑洞的內(nèi)部應(yīng)該會和時空的另一部分連接起來,黑洞的另一端就是白洞,而中間連接的部分就是蟲洞,曾經(jīng)著名的物理學(xué)家霍金認(rèn)為,在宇宙中,存在數(shù)以億計的蟲洞,但是這些蟲洞都太小了,小到一個原子都放不下。
科學(xué)家認(rèn)為,如果我們將宇宙空間想象成一個引力場交錯,相互拉伸的空間就能夠推導(dǎo)出蟲洞來,因為空間被拉伸、扭曲、折疊之后,有些空間會從遙遠(yuǎn)的距離被拉伸到一起,有科學(xué)家認(rèn)為,蟲洞可能是一種非常不穩(wěn)定的隧道,因為它是通過空間的扭曲和折疊形成的,這樣巨大的能量不會一直維持,也許在蟲洞的另一邊是一顆黑洞,也或者是一顆行星,如果說人類真的能夠找到蟲洞,那么人類就能夠在很短的時間內(nèi),快速的到達(dá)另一個宇宙空間中,而這個速度已經(jīng)超越了光速。
第二個超光速現(xiàn)象——曲速引擎
曲速引擎就是一種利用空間翹曲來作為引擎的推進系統(tǒng),其原理就是將宇宙飛船周圍的時空高度扭曲,從而在時空中形成了一條高速通道,使得宇宙飛船能夠獲得超越光速的能力,曲速引擎最早出現(xiàn)于1957年德國物理學(xué)家克哈德.海姆提出的海姆理論當(dāng)中,該理論試圖以一個六維時空的框架來調(diào)和量子力學(xué)和相對論之間的矛盾,不過遺憾的是,海姆理論提出之后,并未得到科學(xué)界的認(rèn)可,不過由海姆理論推導(dǎo)出的超光速航行卻成了很多科幻學(xué)者的愛好,在1994年的時候,曲速引擎的愛好者迎來了重大喜訊,墨西哥物理學(xué)家啊庫別瑞在廣義相對論的基礎(chǔ)上,提出了一個名為“阿庫別瑞度規(guī)”的時空數(shù)學(xué)模型。
它能夠用一種波動方式來使宇宙飛船前面的空間收縮,后面的空間擴張,從而驅(qū)動宇宙飛船持續(xù)前進,根據(jù)阿庫別瑞的描述,航行中的宇宙飛船始終處于一個由扭曲時空形成的曲率泡中,因為它相對周圍的空間是處于靜止?fàn)顟B(tài),所以在航行的時候不會出現(xiàn)狹義相對論中的鐘慢尺縮、質(zhì)量增長等效應(yīng),因為宇宙飛船能夠不受光速的限制,有很多科學(xué)家認(rèn)為,曲速引擎將會成為人類最主要的飛行器,而且研究者還對曲速引擎進行了等價劃分,科學(xué)家認(rèn)為,只要人類能夠研發(fā)出最低級的曲速引擎,就能夠?qū)崿F(xiàn)光速飛行。
如果是2級狀態(tài)下的曲速引擎,那么它的飛行速度能夠達(dá)到光速的10倍,如果能夠達(dá)到9.9級,那么飛船的速度將會是光速的3053倍,這是什么概念呢?簡單來說,我們用1天的時間,就能夠在地球和比鄰星之間完成往返,不過目前曲速引擎還處于起步階段,想要真正的實現(xiàn)曲速引擎,還需要科學(xué)家繼續(xù)努力才行,如果人類真的能夠?qū)崿F(xiàn)這項技術(shù),那么人類飛出太陽系就指日可待了。
第三個超光速現(xiàn)象——量子糾纏
量子糾纏是量子力學(xué)當(dāng)中,一種非常詭異的現(xiàn)象,在19世紀(jì)的時候,科學(xué)家認(rèn)為,世界上所有的問題都已經(jīng)被解決了,這時候,科學(xué)家突然發(fā)現(xiàn),傳統(tǒng)的物理學(xué)只能夠解釋宏觀世界的問題,一旦進入微觀世界,這些理論就不靈了,于是眾多科學(xué)家一起創(chuàng)立了量子力學(xué),量子不是指某一個粒子,而是構(gòu)成物質(zhì)基本單元的統(tǒng)稱,其中包括光子、原子、分子等等,它是能量的最基本攜帶者,具有不可分割性,比如說水分子是具有水的化學(xué)性質(zhì)的最基本單元,不存在辦法水分子,如果將一杯水進行分割,最終只會剩下一個水分子,如果在繼續(xù)分割,就會變成兩個氫原子和一個氧原子,這已經(jīng)不具有水的基本化學(xué)性質(zhì)了。
而量子糾纏是一種奇怪的量子力學(xué)現(xiàn)象,它指的是處于糾纏狀態(tài)的兩個粒子,無論他們之間相隔多遠(yuǎn),都會存在一種關(guān)聯(lián),其中一個量子狀態(tài)發(fā)生了改變,另一個量子的狀態(tài)也會瞬間發(fā)生相應(yīng)的改變,而這個改變能夠無視空間和時間,量子糾纏和神秘的心靈感應(yīng)有一些類似之處,相信很多人都聽說過心靈感應(yīng),一些雙胞胎存在心靈感應(yīng),二者之間處在不同的城市中,一個受傷了,另一個也能夠瞬間感應(yīng),有很多科學(xué)家認(rèn)為,心靈感應(yīng)其實也是一種量子糾纏現(xiàn)象,量子糾纏在人類建立量子力學(xué)體系后不久,科學(xué)家就發(fā)現(xiàn)了它的存在,不過對于這種神奇的現(xiàn)象,很多科學(xué)家都不愿意相信。
因為它顛覆了我們的傳統(tǒng)認(rèn)知,尤其是愛因斯坦,將其稱為是鬼魅般的超距作用,認(rèn)為它是錯誤的,量子糾纏能夠無視距離,有很多科學(xué)家認(rèn)為它們之間存在疊加態(tài),如果兩個粒子一開始就具有某種特殊的關(guān)系,那么即便是兩個粒子分開,其疊加態(tài)也能夠糾纏在一起,比如說一個具有0自旋的粒子突然衰變了,變成了兩個粒子,那么這兩個粒子由于都是有同一個粒子衰變而來的,所以在最初的時候,這兩個粒子就建立了聯(lián)系,未來不管這兩個粒子距離有多遠(yuǎn),這種聯(lián)系都會一直存在,具體表現(xiàn)就是疊加態(tài)的相互纏繞,糾纏粒子之間的疊加態(tài)會超越空間和時間進行相互作用。
其實量子糾纏的可怕之處就在于,它能夠無視距離,假如說我們將一個粒子放在冥王星上面,另一個粒子放在地球上,只要我們影響地球上的粒子,那么冥王星上面的粒子也會受到影響,而這個影響的速度是瞬間完成的,這已經(jīng)不單單是超越光速這么簡單了,如果人類真的能夠?qū)崿F(xiàn)量子糾纏技術(shù),那么我們探索宇宙奧秘就簡單多了,比如說我們能夠?qū)⑵渲幸粋€粒子放在黑洞中,另一個粒子放在地球上,我們通過觀測地球上的粒子,就能夠判斷出黑洞的內(nèi)部結(jié)構(gòu),目前科學(xué)家已經(jīng)證實了量子糾纏是存在的,2022年諾貝爾物理學(xué)獎頒發(fā)給了法國科學(xué)家阿蘭.阿斯佩、美國科學(xué)家約翰.克勞澤和奧地利科學(xué)家安東.蔡林格,以表彰他們在糾纏光子實現(xiàn)、驗證違反貝爾不等式和開創(chuàng)量子信息方面做出的貢獻(xiàn)。
第四個超光速現(xiàn)象——宇宙膨脹
曾經(jīng)科學(xué)家一直認(rèn)為,我們的宇宙是靜態(tài)的,當(dāng)年萬有引力塑造了宇宙,在廣義相對論中,引力被描述為有質(zhì)量的物體對周圍時空的彎曲,在1920年的時候,比利時科學(xué)家喬治.勒梅特證明,根據(jù)廣義相對論,宇宙不是靜止的,而是膨脹的,因此倒溯回去,必然有那么一個時刻,宇宙中所有的一切都包含在了一個極其細(xì)小的原子中,這個原子爆炸以后,我們的宇宙快速的膨脹,經(jīng)過138億年的時間,宇宙才膨脹成我們現(xiàn)在看到的樣子,宇宙膨脹理論已經(jīng)告訴了我們,宇宙并不是靜止的,不過當(dāng)年愛因斯坦在1917年的時候提出了靜態(tài)宇宙概念,并且將引力理論應(yīng)用于這個概念當(dāng)中。
愛因斯坦相信宇宙在時間上是靜止的,并且擁有物質(zhì)的均勻分布,因此需要一種新的反作用力來對抗它的最初的理論——宇宙常數(shù),愛因斯坦將宇宙理解為靜態(tài)的原因,并不是完全遵循他自己的廣義相對論,而是跟隨著前人的觀點,愛因斯坦為了能夠使自己通過廣義相對論演變而來的愛因斯坦場方程計算出來的宇宙成為一種靜態(tài)宇宙,他在這個方程中加入了一個修正項,加入修正項之后,宇宙瞬間變得安靜了,但是愛因斯坦完美的認(rèn)為自己解決了靜態(tài)宇宙的奧秘,但是在20世紀(jì)初的時候,美國物理學(xué)家愛德溫.哈勃發(fā)現(xiàn)了星系紅移的現(xiàn)象,這個現(xiàn)象表明,這些星系正在遠(yuǎn)離我們。
于是愛德溫.哈勃斷定我們的宇宙還在不斷的膨脹當(dāng)中,當(dāng)時宇宙德國的愛因斯坦知道后,立馬前往美國,親自確認(rèn)了這個消息,并因此修正了廣義相對論中的宇宙常數(shù),在1929年的時候,哈勃發(fā)表了里程碑式的論文,描述了他發(fā)現(xiàn)的結(jié)果,星系的紅移隨著距離的增加而增加,所有的星系看上去都在遠(yuǎn)離我們,越遠(yuǎn)速度就越快,這個結(jié)果暗示了我們的宇宙正在膨脹當(dāng)中,而且膨脹的速度已經(jīng)超過了光速,由于宇宙的膨脹速度已經(jīng)超過了光速,即便人類以光速飛行,那么人類也不可能找到宇宙的邊緣,所以人類想要知道宇宙到底有多大,必須實現(xiàn)超光速飛行,目前科學(xué)家也在積極的研究當(dāng)中。
不過有不少科學(xué)家認(rèn)為,我們的宇宙不可能一直膨脹下去,宇宙之所以到現(xiàn)在還在不斷的膨脹當(dāng)中,就是因為宇宙大爆炸產(chǎn)生的能量還沒有完全消耗完,如果宇宙大爆炸產(chǎn)生的能量完全消耗完,那么宇宙就會停止膨脹,到時候宇宙會快速的收縮,宇宙膨脹時的速度有多快,它收縮時的速度就會有多快,最終宇宙會收縮成大爆炸之前的奇點,不過這也只是科學(xué)家的猜測,真相到底是什么?現(xiàn)在科學(xué)家還在積極的研究當(dāng)中,在宇宙中可能還存在其它超光速現(xiàn)象,只不過目前科學(xué)家還沒有發(fā)現(xiàn),未來隨著人類科技的進步,或許人類還能夠發(fā)現(xiàn)其它的超光速現(xiàn)象,對此,大家有什么想說的嗎?
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