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如果用2083倍的超光速來(lái)穿越銀河需要多少年？2019年，前美國(guó)宇航局（NASA）科學(xué)家詹姆斯·奧多諾用軟件模擬了人造飛船在超光速下的飛行動(dòng)畫(huà)。根據(jù)動(dòng)畫(huà)顯示，當(dāng)超光速達(dá)到2083倍時(shí)，我們想要穿越銀河仍然需要96年，對(duì)此他感到絕望。

超光速模擬動(dòng)畫(huà)

在動(dòng)畫(huà)中，扭曲因子1表示光速1倍，當(dāng)扭曲因子達(dá)到9.99最高值時(shí)，則表示光速2140倍。動(dòng)畫(huà)測(cè)試了飛船在不同等級(jí)的超光速下，飛行至冥王星與比鄰星需要花費(fèi)的時(shí)間。

冥王星距離我們的距離大約為59公里。當(dāng)飛船速度為1倍光速時(shí)，飛船幾乎停止不動(dòng)，到達(dá)冥王星需要5個(gè)多小時(shí)，而到達(dá)比鄰星則需要4年3個(gè)月。

當(dāng)扭曲因子加到5時(shí)，飛船的速度增加至213倍超光速，此時(shí)到達(dá)冥王星需要1分30秒，而到達(dá)比鄰星還需要一周。當(dāng)扭曲因子增加至9.9時(shí)，飛船速度達(dá)到2083倍超光速，此時(shí)越過(guò)冥王星需要10秒，而要到比鄰星星系仍然需要18個(gè)小時(shí)。

而有著2000-4000億顆的銀河系，直徑為20萬(wàn)光年，如果飛船以2083倍超光速來(lái)超越銀河系，那么至少需要96年的時(shí)間。這意味著，在超光速下，人類(lèi)即便有一生的時(shí)間，也難以穿越銀河系。

而在這樣浩瀚的宇宙中，銀河系也只是其中一支，在大到幾乎看不到邊際的宇宙，連超光速都顯得如此慢。

實(shí)際上，我們目前最快的速度也只能接近光速，要到達(dá)2083倍超光速，不知道還需要科學(xué)家經(jīng)過(guò)多長(zhǎng)時(shí)間才能達(dá)到，而即便我們真的到達(dá)那個(gè)速度，似乎對(duì)于宇宙來(lái)說(shuō)也是微不足道。

超光速到底是個(gè)什么樣的速度？人類(lèi)能不能達(dá)到這個(gè)速度？現(xiàn)在人類(lèi)能夠達(dá)到的速度又是多少？等等一系列的問(wèn)題，本文將為大家一一解答。

超光速是一種什么樣的速度？

超光速顧名思義就是超越光的速度，也就是要大于光在真空中傳播的速度。我們先來(lái)了解一下光速。

人類(lèi)可以達(dá)到光速嗎

光速是目前人類(lèi)發(fā)現(xiàn)的最快的速度，可以達(dá)到299,792,458 m/s。我們所說(shuō)的光年就是指光在宇宙真空中直線(xiàn)行駛的距離。一光年大概可以換算為9,460,730,472,580公里，這是一個(gè)什么概念？

這樣來(lái)說(shuō)，如果以我們開(kāi)車(chē)的速度達(dá)到300公里/小時(shí)（當(dāng)然我們平時(shí)肯定不能達(dá)到這個(gè)速度）。用這樣的速度跑完這段路程，我們需要花費(fèi)的時(shí)間大概是360萬(wàn)年。

那我們?nèi)祟?lèi)現(xiàn)有的技術(shù)，能夠達(dá)到光速嗎？當(dāng)物體的速度達(dá)到光速的四分之一時(shí)，物體的質(zhì)量和速度成正比，也就是說(shuō)，物體的質(zhì)量會(huì)隨著速度的增大而增大。

如果我們想要接近光速，那么物體的質(zhì)量也會(huì)趨近于無(wú)窮大，因此有質(zhì)量的物體要達(dá)到光速的可能性幾乎為零。

在宇宙中能以光速行進(jìn)的，就是靜止質(zhì)量為零的光子。不過(guò)，人類(lèi)現(xiàn)在的技術(shù)在不斷地突破和發(fā)展。

目前人類(lèi)建造的大型粒子對(duì)撞機(jī)，可以將粒子加速到接近光速，可以達(dá)到299,792,455m/s的極限速度，比真空中的光速慢0.000001%。

看到這個(gè)差值是不是覺(jué)得人類(lèi)達(dá)到光速或者超越光速也就是再加一把勁的事了？實(shí)際上可沒(méi)有看起來(lái)那么簡(jiǎn)單。

因?yàn)榫瓦B在黑洞中的宇宙射線(xiàn)的速度也比光速低，它的極限速度可以達(dá)到299,792,457.9999999999999992m/s，和光速相比僅僅只差0.0000000000000008m/s。

所以以人類(lèi)現(xiàn)有的技術(shù)，想要達(dá)到光速都難于上青天。不過(guò)即便很難，人類(lèi)也未曾想過(guò)放棄，甚至還提出了超光速的概念，如果我們繞開(kāi)愛(ài)因斯坦光速極限的規(guī)則，那么人類(lèi)也有可能達(dá)到超光速。

目前人類(lèi)可以達(dá)到的速度

由于我們探索宇宙的距離實(shí)在是太過(guò)遙遠(yuǎn)，因此人類(lèi)一直在致力于突破現(xiàn)有的最高速度。

人類(lèi)在大氣層中速度最快的飛機(jī)，是美國(guó)NASA利用超音速?zèng)_壓發(fā)動(dòng)機(jī)制造的X-43A超高音速無(wú)人偵察機(jī)。

2004年，經(jīng)過(guò)改裝的B-52轟炸機(jī)搭載飛馬座火箭沖上了12000米的高空，并將其發(fā)射出去。此時(shí)火箭加速到了音速，隨后火箭發(fā)射出X-43A偵察機(jī)。在最后的沖刺階段，偵察機(jī)打洞了9.8馬赫的速度，相當(dāng)于11000公里/小時(shí)。

如果使用這樣的速度在國(guó)內(nèi)旅游，那么只需要6分鐘就可以從北京飛到上海，只需要4分鐘，就可以從上海飛到臺(tái)北。

而歷史上載人飛船速度最快的，是美國(guó)的阿波羅10號(hào)載人飛船。1969年，阿波羅10號(hào)執(zhí)行完任務(wù)后，從月球返回地球。在返回大氣層的時(shí)候，飛船速度加速到了4萬(wàn)公里/小時(shí)，也就是11000m/s。

1977年由，美國(guó)NASA研制的無(wú)人外太陽(yáng)系空間探測(cè)器——旅行者1號(hào)，已經(jīng)飛行了大約216億公里，是人類(lèi)目前飛行距離最遠(yuǎn)的飛行器。

它的飛行速度目前估算為25000m/s，也就是90,000公里/小時(shí)。如果按照它現(xiàn)在的飛行速度，能夠一直飛行下去，那么穿越銀河系應(yīng)該是在25億年以后了。

2018年美國(guó)NASA像太陽(yáng)發(fā)射了“帕克”太陽(yáng)探測(cè)器，這是人類(lèi)“首次”直接觸摸太陽(yáng)。“帕克”太陽(yáng)探測(cè)器在接近太陽(yáng)時(shí)，速度最高可以達(dá)到109,000m/s，大約是392公里/小時(shí)。

“帕克”太陽(yáng)探測(cè)器是人類(lèi)目前速度最快的飛行器，但其速度只達(dá)到了光速的0.0003%。

人類(lèi)目前可以達(dá)到的最高速度相比于光速還是差太多，盡管我們前文提到的大型粒子對(duì)撞機(jī)的速度可以接近光速，但人類(lèi)想要實(shí)現(xiàn)在星際遨游的夢(mèng)想，還是需要達(dá)到超光速才有可能。

如何實(shí)現(xiàn)超光速旅行

如果愛(ài)因斯坦的光速極限理論成立，那么我們要實(shí)現(xiàn)超光速就很難。但是如果我們繞開(kāi)這個(gè)規(guī)則呢？

愛(ài)因斯坦曾說(shuō)過(guò)，時(shí)空可以扭曲。當(dāng)我們的宇宙飛船與周?chē)目臻g是相對(duì)靜止時(shí)，如果我們將宇宙飛船前面的空間進(jìn)行壓縮，讓后方的空間進(jìn)行膨脹。那么就可以利用空間的曲率，讓宇宙飛船以超光速向前行進(jìn)。

這種曲相推進(jìn)的系統(tǒng)類(lèi)似于《星際迷航》中的曲速引擎，在1994年，由物理學(xué)家米蓋爾阿爾庫(kù)比雷（ Miguel Alcubierre）首次提出。他根據(jù)廣義相對(duì)論推導(dǎo)出“阿庫(kù)別瑞度規(guī)”，這個(gè)時(shí)空度規(guī)允許飛船以波動(dòng)方式延展空間，從而為曲速引擎提供了科學(xué)理論基礎(chǔ)。

時(shí)空彎曲可以使得物體以超光速旅行，并且保持在一條類(lèi)世界線(xiàn)上。當(dāng)空間扭曲得越厲害，宇宙飛船行駛的速度越快。

研究人員將曲速引擎劃分為若干個(gè)等級(jí)，等級(jí)數(shù)與速度成正比。根據(jù)計(jì)算，1級(jí)曲速引擎可以達(dá)到光速，2級(jí)曲速引擎可以達(dá)到10倍光速，當(dāng)曲速引擎達(dá)到9.9級(jí)時(shí)，可以達(dá)到3053倍光速。

我們前文提到的詹姆斯·奧多諾，通過(guò)扭曲因子進(jìn)行模擬超光速動(dòng)畫(huà)的原理是一樣的。不過(guò)其數(shù)據(jù)可能也在經(jīng)過(guò)科學(xué)家們的不斷計(jì)算而有所變化。

以現(xiàn)在解釋的這個(gè)曲速引擎來(lái)看，如果以3053倍光速穿越銀河至少需要32.8年，而要到達(dá)遠(yuǎn)在254萬(wàn)光年的仙女座星系就需要832年。

如果我們將宇宙縮小來(lái)看，可以看到其就像我們的大腦神經(jīng)一樣，密布著各類(lèi)星系，星云等。而仙女座星系與銀河系相鄰，它和銀河系、三角星系等50個(gè)星系組成了“本星系群”。

“本星系群”又與臨近的大約100個(gè)星系團(tuán)組成更大的“室女座超星系團(tuán)”。其又與“孔雀-印第安超星系團(tuán)”和“長(zhǎng)蛇-半人馬座超星系團(tuán)”組成龐大的“拉尼亞凱亞超星系團(tuán)”，它的直徑達(dá)到5.2億光年。

如果以3052倍超光速飛行，需要差不多17萬(wàn)年時(shí)間才能飛出“拉尼亞凱亞超星系團(tuán)”。

而我們目前可以觀測(cè)到的宇宙，直徑高達(dá)930億光年。無(wú)法想象，我們要遨游宇宙會(huì)有多么困難，科學(xué)家對(duì)超光速感到絕望也是情有可原了。

蟲(chóng)洞穿梭

蟲(chóng)洞最早也是由愛(ài)因斯坦提出，他當(dāng)時(shí)預(yù)言宇宙中還存在黑洞、引力波和蟲(chóng)洞等等。如今科學(xué)家已經(jīng)陸續(xù)在宇宙中發(fā)現(xiàn)了黑洞和引力波，但對(duì)蟲(chóng)洞的存在還沒(méi)有證據(jù)表明。

根據(jù)科學(xué)家的說(shuō)法，蟲(chóng)洞是彎曲時(shí)空中連接兩個(gè)地點(diǎn)的捷徑，就像我們的時(shí)空隧道一樣，可以用比光速還快的速度從A地到B地。

如果要開(kāi)一個(gè)蟲(chóng)洞就需要改變時(shí)空的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，在量子引力論中可以實(shí)現(xiàn)。不過(guò)要開(kāi)蟲(chóng)洞就需要滿(mǎn)足這個(gè)區(qū)域內(nèi)是負(fù)能量，此前有科學(xué)家建議可以在大尺度上利用Casimir效應(yīng)或者宇宙弦來(lái)產(chǎn)生負(fù)能量。

但是這些建議有些不切實(shí)際，因?yàn)楫a(chǎn)生的負(fù)能量可能無(wú)法按照原本設(shè)想的形式存在，也就無(wú)法形成蟲(chóng)洞。而且科學(xué)家還認(rèn)為蟲(chóng)洞就算存在也具有不穩(wěn)定性，因此要利用蟲(chóng)洞來(lái)實(shí)現(xiàn)超光速旅行還有待研究。

量子糾纏

量子糾纏可以說(shuō)是鬼魅般的存在，連愛(ài)因斯坦都因其頭痛不已。在量子世界中，兩個(gè)伴生的粒子處在一個(gè)不確定的糾纏狀態(tài)，不管它們相隔多遠(yuǎn)，當(dāng)其中一個(gè)粒子受到影響，另一個(gè)粒子也會(huì)受到影響，兩個(gè)粒子之間的傳輸速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)光速。

如果我們能夠?qū)⒘孔蛹m纏運(yùn)用到穿梭宇宙中，那么就可以實(shí)現(xiàn)超光速旅行。不過(guò)要證明量子糾纏的正確性還需要科學(xué)家進(jìn)行反復(fù)的實(shí)驗(yàn)和研究，相信在未來(lái)的某一天我們就會(huì)利用量子糾纏實(shí)現(xiàn)遨游宇宙的夢(mèng)想。

宇宙中的超光速現(xiàn)象

雖然我們現(xiàn)在的技術(shù)無(wú)法達(dá)到超光速，但是宇宙中卻存在著很多超光速的現(xiàn)象。

1934年前蘇聯(lián)物理學(xué)家帕維爾·阿列克謝耶維奇·切倫科夫發(fā)現(xiàn)一種超光速的電磁輻射，它在介質(zhì)中的速度（水中為0.75c）小于真空光速。而核反應(yīng)堆中的粒子在水中可以超過(guò)光速，于是這種電磁輻射被命名為切倫科夫輻射。

1969年，J. GUBBAY等人就在《自然》上發(fā)表論文，表示他們觀測(cè)到3C 273噴流的速度超越光速。這一結(jié)論在1981年得到證實(shí)。有研究團(tuán)隊(duì)對(duì)比了1977年和1980年3C 273噴流的照片，發(fā)現(xiàn)其速度是光速的9.6倍。

此外一直以來(lái)我們都認(rèn)為宇宙爆炸是源于一個(gè)奇點(diǎn)，而我們的宇宙從誕生至今一直處于不斷膨脹的狀態(tài)，并且其膨脹速度還在增加。據(jù)科學(xué)家觀測(cè)，宇宙誕生之初的膨脹速度可以達(dá)到一秒一光年的范圍。

在龐大的宇宙中，還存在著許多超光速的現(xiàn)象。以人類(lèi)現(xiàn)有的技術(shù)可能要實(shí)現(xiàn)超光速還是有點(diǎn)困難。但盡管如此，我們探索宇宙的腳步也不會(huì)因此而停滯。相信總有一天，我們會(huì)發(fā)明出超光速的飛行器，去更廣闊的宇宙中探索。

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