一百多年前,愛因斯坦創建了著名的相對論。如今一百多年過去了,經過科學家們不斷地驗證,相對論得到廣泛認可,早已成為現代物理學大廈的兩大基石之一(另外一個基石是量子力學)。
相對論分為狹義相對論和廣義相對論。在狹義相對論中,有一個很重要概念就是:光速限制,強調任何物體的傳播速度都不能超越光速,光速就是宇宙速度的極限。
同時,任何具有靜質量的物體都只能無限接近光速飛行,永遠達不到光速。而沒有靜質量的物體,比如說光子,膠子等必須以光速飛行,而且一出生就以光速飛行,沒有任何加速時間。
同時,物體的速度越大,質量就越大。這就意味著如果想要一個物體的速度達到光速,就需要用無窮多的能量才可以,這顯然是不可能的,也是為什么我們無法達到或者超越光速的原因。
實際上這就是質增效應,用公式表達就是:M=m/√[1-(v/c)^2]
除了光速限制之外,光速還有一個特性,那就是:光速不變原理。簡單講就是任何速度與光速的疊加仍舊是光速本身,用公式表達就是:V=(V1+V2)/(1+V1xV2/C^2)。舉個例子,你我分別以60%光速反向飛行,我們之間的相對速度是多少?120%光速?非也, 仍舊是光速!
光速只與真空中的磁導率和介電常數有關,與參照系的選擇無關,用公式表達就是:C=1/√μ0ε0。其中μ0為磁導率,ε0為介電常數。
既然存在著光速限制,是不是意味著人類永遠無法實現超光速飛行了呢?
第一就是宇宙膨脹速度,這點大家都明白。自從138億年前的宇宙大爆炸開始,宇宙時空的膨脹速度就一直超越光速,而且科學家們發現,如今的宇宙膨脹速度越來越快,早已經遠超光速。
不過宇宙膨脹只是時空的不斷衍生,并沒有傳遞任何信息,并不違反愛因斯坦的相對論。
第二就是蟲洞理論。很多科幻電影中都有與蟲洞相關的故事情節,比如說著名科幻電影《星際穿越》。蟲洞,又叫“愛因斯坦-羅森橋”,是通往兩個不同時空的捷徑。就像我們在大山開通隧道一樣,可以讓我們在很短的時間內前往另一個時空。
蟲洞,雖然可以讓我們在短時間內跨越浩瀚星際距離,但本質上并沒有超光速,只是讓我們實現了“間接超光速”飛行,我們只是在抄近道而已,絕對速度并沒有超越光速。
第三就是曲速引擎,原理與蟲洞差不多,都是利用時空可以彎曲折疊的特性。通過操控飛船周圍時空,飛船保持相對靜止,周圍的時空形成曲率泡,可以超光速飛行,就好像帆船在大海上乘風破浪一樣。
最后一個就是量子糾纏,糾纏中的兩個或多個粒子,無論相距多么遙遠,都會瞬間“感應”到彼此,如果某個粒子的狀態改變了,其他粒子的狀態瞬間跟著改變,但任何觀測行為都會導致糾纏的中止,所謂的“波函數坍縮”,所以只是能瞬間完成相應改變,彼此之間并沒有傳遞任何信息,當然也就不能讓我們超光速傳遞信息。量子糾纏的這種特性主要用于量子密鑰分發,還有就是量子計算機。
對于人類來講,目前來看想要實現超光速飛行,蟲洞和曲速引擎或許是最讓我們期待的。但無論是蟲洞還是曲速引擎,都必須通過操控時空結構來實現,這對于目前的人類文明來講,無疑是一個巨大的挑戰。
但無論如何,我們能看到希望!
實現,這對于目前的人類文明來講,無疑是一個巨大的挑戰。
但無論如何,我們能看到希望!
講,無疑是一個巨大的挑戰。
但無論如何,我們能看到希望!
實現,這對于目前的人類文明來講,無疑是一個巨大的挑戰。
但無論如何,我們能看到希望!
本文發布于:2023-02-28 21:25:00,感謝您對本站的認可!
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