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達,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動,後來隨著人類科技的進步,人類發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,目前人類已經能夠一顆火箭走出地球探索宇宙,這說明人類科技發展的速度還是非常快的,當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。
根據科學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,科學家通過計算得出,光從太陽表面達到地球也是需要一段時間的,光速大約是每秒30萬公里,光子到達地球大約需要8分20秒左右,對于人類來說,光速已經非常快了,但是面對浩瀚的宇宙,光速還是顯得非常慢,科學家認為在宇宙中存在很多超光速現象,下面我們就一起來看看。
第一個超光速現象——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家憑空想象出來的,它是愛因斯坦的廣義相對論中所預言的,在廣義相對論中,蟲洞和黑洞有關,在黑洞中,物質坍縮成一個點,這個點被稱為是奇點,物質一旦進入黑洞,就會被永遠的困住,蟲洞在外部有著同樣的結構,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域或者是另一個宇宙的隧道,當物質進入蟲洞時,就會穿梭到另一個區域,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,連光都無法逃離黑洞的引力,而白洞就是性質和黑洞完全相反的天體,任何物質都不能夠進入白洞,不過白洞只是廣義相對論中推導出來的假象天體,目前還沒有任何證據支撐它的存在,科學家認為,黑洞的內部應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,曾經著名的物理學家霍金認為,在宇宙中,存在數以億計的蟲洞,但是這些蟲洞都太小了,小到一個原子都放不下。
科學家認為,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,有些空間會從遙遠的距離被拉伸到一起,有科學家認為,蟲洞可能是一種非常不穩定的隧道,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,那麼人類就能夠在很短的時間內,快速的到達另一個宇宙空間中,而這個速度已經超越了光速。
第二個超光速現象——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,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,曲速引擎最早出現于1957年德國物理學家克哈德.海姆提出的海姆理論當中,該理論試圖以一個六維時空的框架來調和量子力學和相對論之間的矛盾,不過遺憾的是,海姆理論提出之后,并未得到科學界的認可,不過由海姆理論推導出的超光速航行卻成了很多科幻學者的愛好,在1994年的時候,曲速引擎的愛好者迎來了重大喜訊,墨西哥物理學家啊庫別瑞在廣義相對論的基礎上,提出了一個名為「阿庫別瑞度規」的時空數學模型。
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,從而驅動宇宙飛船持續前進,根據阿庫別瑞的描述,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狀態,所以在航行的時候不會出現狹義相對論中的鐘慢尺縮、質量增長等效應,因為宇宙飛船能夠不受光速的限制,有很多科學家認為,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,科學家認為,只要人類能夠研發出最低級的曲速引擎,就能夠實現光速飛行。
如果是2級狀態下的曲速引擎,那麼它的飛行速度能夠達到光速的10倍,如果能夠達到9.9級,那麼飛船的速度將會是光速的3053倍,這是什麼概念呢?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,想要真正的實現曲速引擎,還需要科學家繼續努力才行,如果人類真的能夠實現這項技術,那麼人類飛出太陽系就指日可待了。
第三個超光速現象——量子糾纏
量子糾纏是量子力學當中,一種非常詭異的現象,在19世紀的時候,科學家認為,世界上所有的問題都已經被解決了,這時候,科學家突然發現,傳統的物理學只能夠解釋巨觀世界的問題,一旦進入微觀世界,這些理論就不靈了,于是眾多科學家一起創立了量子力學,量子不是指某一個粒子,而是構成物質基本單元的統稱,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性質的最基本單元,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,如果在繼續分割,就會變成兩個氫原子和一個氧原子,這已經不具有水的基本化學性質了。
而量子糾纏是一種奇怪的量子力學現象,它指的是處于糾纏狀態的兩個粒子,無論他們之間相隔多遠,都會存在一種關聯,其中一個量子狀態發生了改變,另一個量子的狀態也會瞬間發生相應的改變,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有一些類似之處,相信很多人都聽說過心靈感應,一些雙胞胎存在心靈感應,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,有很多科學家認為,心靈感應其實也是一種量子糾纏現象,量子糾纏在人類建立量子力學體系后不久,科學家就發現了它的存在,不過對于這種神奇的現象,很多科學家都不愿意相信。
因為它顛覆了我們的傳統認知,尤其是愛因斯坦,將其稱為是鬼魅般的超距作用,認為它是錯誤的,量子糾纏能夠無視距離,有很多科學家認為它們之間存在疊加態,如果兩個粒子一開始就具有某種特殊的關系,那麼即便是兩個粒子分開,其疊加態也能夠糾纏在一起,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,那麼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系,未來不管這兩個粒子距離有多遠,這種聯系都會一直存在,具體表現就是疊加態的相互纏繞,糾纏粒子之間的疊加態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,那麼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,這已經不單單是超越光速這麼簡單了,如果人類真的能夠實現量子糾纏技術,那麼我們探索宇宙奧秘就簡單多了,比如說我們能夠將其中一個粒子放在黑洞中,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部結構,目前科學家已經證實了量子糾纏是存在的,2022年諾貝爾物理學獎頒發給了法國科學家阿蘭.阿斯佩、美國科學家約翰.克勞澤和奧地利科學家安東.蔡林格,以表彰他們在糾纏光子實現、驗證違反貝爾不等式和開創量子信息方面做出的貢獻。
第四個超光速現象——宇宙膨脹
曾經科學家一直認為,我們的宇宙是靜態的,當年萬有引力塑造了宇宙,在廣義相對論中,引力被描述為有質量的物體對周圍時空的彎曲,在1920年的時候,比利時科學家喬治.勒梅特證明,根據廣義相對論,宇宙不是靜止的,而是膨脹的,因此倒溯回去,必然有那麼一個時刻,宇宙中所有的一切都包含在了一個極其細小的原子中,這個原子爆炸以后,我們的宇宙快速的膨脹,經過138億年的時間,宇宙才膨脹成我們現在看到的樣子,宇宙膨脹理論已經告訴了我們,宇宙并不是靜止的,不過當年愛因斯坦在1917年的時候提出了靜態宇宙概念,并且將引力理論應用于這個概念當中。
愛因斯坦相信宇宙在時間上是靜止的,并且擁有物質的均勻分布,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,愛因斯坦將宇宙理解為靜態的原因,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為自己解決了靜態宇宙的奧秘,但是在20世紀初的時候,美國物理學家愛德溫.哈勃發現了星系紅移的現象,這個現象表明,這些星系正在遠離我們。
于是愛德溫.哈勃斷定我們的宇宙還在不斷的膨脹當中,當時宇宙德國的愛因斯坦知道后,立馬前往美國,親自確認了這個消息,并因此修正了廣義相對論中的宇宙常數,在1929年的時候,哈勃發表了里程碑式的論文,描述了他發現的結果,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離我們,越遠速度就越快,這個結果暗示了我們的宇宙正在膨脹當中,而且膨脹的速度已經超過了光速,由于宇宙的膨脹速度已經超過了光速,即便人類以光速飛行,那麼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,必須實現超光速飛行,目前科學家也在積極的研究當中。
不過有不少科學家認為,我們的宇宙不可能一直膨脹下去,宇宙之所以到現在還在不斷的膨脹當中,就是因為宇宙大爆炸產生的能量還沒有完全消耗完,如果宇宙大爆炸產生的能量完全消耗完,那麼宇宙就會停止膨脹,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,不過這也只是科學家的猜測,真相到底是什麼?現在科學家還在積極的研究當中,在宇宙中可能還存在其它超光速現象,只不過目前科學家還沒有發現,未來隨著人類科技的進步,或許人類還能夠發現其它的超光速現象,對此,大家有什麼想說的嗎?