十万个为什么光速是宇宙中最快的速度的极限?

我们都知道,物体的速度不可以无限提速,它有一个极限,那就是光速。根据爱因斯坦相对论,有静止质量的物体,其速度只能无限接近于光速而无法超越,即使是没有质量的光子速度也只能达到光速,这就是科学界著名的光速恒星理论。如果物体的速度无法突破光速,那么面对浩瀚的宇宙,人类将永远无法探索宇宙的梦想。要知道银河系的直径达到了10万光年,以光速穿梭也需要10万年的时间,即使人类未来实现了光速飞行,我们也无法走出太阳系,更不要说探索整个宇宙了。所以光速恒定理论提出之后,很多人对人类的未来充满了担忧,人们担忧的不仅是人类无法探索宇宙的梦想,更重要的还是人类的未来,要知道人类的生存和发展离不开资源,而地球的资源是有限的,很快就要面临资源枯竭。一旦地球资源耗尽了,我们就需要到太空中开采资源,满足人类的生存和发展。虽然宇宙中的资源庞大到我们无法想象,从某种意义上来说,宇宙资源是无限的,但是一个重要的前提条件就是我们有着能够任意穿梭宇宙各个角落的能力,而要实现这样的能力需要超光速飞行。如果我们仅仅能够实现光速,能够探索的区域非常有限,再加上宇宙也是在不断向外膨胀的,有可能在未来很多的星系都将离我们而远去,而我们又没有能力追上它们,最后的结果就是没有任何资源供我们开采利用,人类将陷入灭绝的危机。那么光速真的无法突破吗?科学家通过大量的宇宙观测,发现了一个神奇的现象,那就是随着宇宙的快速膨胀,遥远星系远离我们的速度超越了光速。根据目前的观测数据,科学家发现,距离超过140亿光年,星系的退行速度就会大于光速。我们所能观测到的最远星系GN-z11现在已经退行到了320亿光年之外,它目前的退行速度是光速的2.3倍,这是目前已知退行速度最快的星系。它现在发出的光永远也无法抵达地球,所以我们不可能观测到现在的GN-z11。为什么宇宙中的星系远离速度能够超越光速?难道不违反相对论吗?可能很多人会认为,光速不可突破是永恒的定理,人类永远不可能实现超光速飞行,也永远不可能探索整个银河系,探索整个宇宙。其实这种认知是不全面的,光速不可突破是狭义相对论提出的,从字面上的意义就可以明白,光速不可波是有一定范围限制的。它不是一个广义的真理,我们通常谈速度的时候,都是局限在一个静止空间之内,在这个静止空间内的速度是无法突破光速的,也就是我们通常所说的光速恒星理论。那么宇宙空间是静止不动的吗?当然不是,根据广义相对论,宇宙空间复杂无比,它就相当于一个可以无限扭曲的薄膜。我们可以将宇宙看作是一个可以无限膨胀的气球,所有的星系都附着于这个气球膜上,当气球不断膨胀的时候,星系本身是不动的,带领它们快速远离的其实是气球膜的快速膨胀。狭义相对论的适用范围是静态且没有曲率的平坦空间,但在现实中,宇宙中充满了物质和能量。在物质和能量存在的情况下,时空结构会随着随时间而变化,导致空间位置发生了变化。如果两个物体处于不同的空间坐标,它们的速度变化就受到了时空本身曲率的影响。这种影响速度是没有上限的。宇宙中的物体即使本身没有存在运动,它也会随着空间结构的变化而发生运动,空间就像一条传送带,即便传送带上的物体是不动的,但运动的传送带会带着上面的物体一起运动。这一点类似于地球上的冲浪运动,冲浪板本身是不动的,它之所以能够快速向前运动,是由于海浪的波动造成的。一波一波的浪带动着冲浪人员快速前进,速度是相当快的。时空想要保持静态是不可能的,宇宙要么在坍缩,要么在膨胀。在20世纪20年代,哈勃对星系的光谱做了详尽研究。结果发现,宇宙中的星系并不是一半蓝移一半红移,而是几乎都在红移,只有银河系附近的少数星系出现蓝移,这表明星系基本上都在远离银河系。根据多普勒效应,光源在逐渐远离而去时,光的波长会变长,这会导致出现红移。不过,星系的红移并非是狭义相对论的那种局域运动引起的,而是以超光速退行。这种超光速运行的原理就是宇宙膨胀带来的空间扭曲,空间扭曲能够给物体带来超乎想象的速度,这种速度基本没有上限。甚至扭曲足够厉害的时候,还能够直接打开虫洞,瞬间跨越数百万光年以上的距离。看完这些相信很多人都明白了,光速并不是不可破,只是在一定的空间范围内,在空间没有扭曲的状态下,物体的速度只能无限接近光速。可是如果能够利用空间扭曲,那物体的速度就会突破光速,实现超光速飞行。所以,科学家提出了空间跳跃,虫洞穿梭的概念。不管是空间跳跃还是虫洞穿梭,应用的原理就是扭曲空间,科学家曾经设想过一种宇宙飞船,这种飞船前后有两个强大的能量设备,通过压缩飞船前面的空间,膨胀飞船后面的空间来实现空间扭曲,这样就可以让飞船以冲浪的形式在空间洋流中快速前行,这样就可以打破光速的限制,实现超光速飞行。而虫洞穿梭就更厉害了,这是一种空间极度扭曲产生的结果,当宇宙空间受到强大能量的冲击,无法承受的时候,空间被打破就会出现一个虫洞,这个虫洞连接着遥远星空,飞船穿越过去就可以快速到达。虫洞穿梭在很多的科幻电影和小说中都有出现,虽然现在它们还是人们猜想中的事物,但是在未来有可能会成为现实。浩瀚的宇宙对于现在的人类来说,的确浩瀚到我们无法想象,几亿光年,几百亿光年的距离,是我们根本不敢想象的空间跨越。甚至于我们现在通过天文望远镜观测到的遥远星系,基本都是很久以前的情形,因为光的速度只有光速,要到达地球也需要漫长的时间。所以,我们根本不了解现在的宇宙深空是什么情形,我们只能看到遥远过去的景象,而看不到现在的景象。可是随着人类科技的进步,等我们掌握了超光速技术,或许就可以跨越时空,追上那些远离的星系,从而实时地看到真实的宇宙是什么样子。当然,要实现这样的梦想并不是一件容易的事情。宇宙中最神秘的事物就是时空,只有真正完全了解时空,我们才有希望扭曲空间,打破空间,让时空为我们服务。在没有真正了解时空之前,我们只能以光速以下的速度探索有限的星空。小伙伴们,你们对此有何看法?欢迎大家在下方留言讨论,发表自己的见解和看法。}

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