如果你以光速离开地球,一分钟后返回地球,你还能够见到家人吗?

星空承载梦想 2024-01-01 10:14:31
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根据科学家的研究我们能够知道,在地球上生活着各种各样的生物,有海洋生物、有陆地生物、有两栖生物和微生物等等,人类作为地球上最有智慧的生命,从诞生以后就开始不断的研究和探索世界的奥秘,经过几千年的科技发展,现在人类已经能够走出地球探索宇宙,这说明人类科技发展的速度是非常快的,目前人类对世界已经有了大概的认知,根据科学家的研究发现,在太阳系中一共有八大行星,而地球是唯一一颗诞生了生命的星球,地球之所以能够诞生生命,主要是因为地球满足了生命诞生的基本条件,这些基本条件分别是适宜的温度、充足的空气、丰富的水资源等等,如果说宇宙中的其它行星也能够满足这些基本条件,那么其它行星诞生生命的可能性就会很大。

目前为止,科学家并没有在宇宙中发现其它生命体,这可能是因为人类无法飞出太阳系的原因,虽然人类的飞行速度很快,但是和浩瀚的宇宙相比起来,我们的速度相当于和蜗牛一样慢,现在人类发射的最快的飞行器是帕克探测器,这个探测器在近日点的速度最高曾经达到192千米每秒,虽然对于我们来说速度很快,但是连光速的千分之一都达不到,不过帕克探测器超高的飞行速度只是在太阳引力的加速作用下产生的记录,其实当探测器接近大质量的天体时,速度都会加快,比如说朱诺号探测器在接近木星的时候飞行速度非常快,接近木星时最快速度曾经达到了每秒73千米。

在向太阳系外飞行的探测器中,新视野号应该是目前飞行速度最快的探测器,其在太空中飞行时的最快速度曾经达到了21千米每秒,也就是说目前探测器的飞行速度也就能够达到第三宇宙速度,人类飞行的最远探测器是旅行者1号,在46年前发射,到现在为止,它已经飞行了几百亿公里,但是依然没有飞出太阳系,科学家经过研究得出,如果按照旅行者1号的飞行速度来计算,想要完全飞出太阳系,至少还需要上万年的时间,对于人类来说,上万年的时间实在是太漫长了,所以现在科学家也在想办法提升自己的飞行速度,目前人类已知的最快飞行速度就是光速,光速大约是每秒30万公里,这个速度一秒钟能够绕地球7圈半,光速如此之快,人类是如何计算出来的?

在17世纪以前,人类一直都认为光速是无限的,开普勒和笛卡尔都对此深信不疑,但是伽利略却提出了不同的观点,他认为光速虽然很快,但也是有限的,为了证明自己的想法,在1607年的时候,他设计了世界上第一个测量光速的实验,他让A、B两个人分别站在相距1.5千米的两座山的山顶,想利用两个山头看到灯光的时间差来测算光速。但由于间隔的时间太短了,根本无法精确测出。最终,伽利略的实验以失败告终,但他却开启了人类测量光速的真理之门。后来到了1676年,丹麦天文学家罗默对木星的这颗卫星进行了长期的观测。他发现,实际看到卫星蚀的时间都比推算的时间要晚了十几分钟。他认为,这是因为地球与木星的距离在逐渐增大,所以光传到地球的时间也相应延长了。

因此,罗默推断,光的速度是有限的。他还算出,光走过与地球轨道半径等长的距离所需的时间为11分钟。这11分钟可能就是光速行驶的时间,最终他计算得出光速大约是每秒214000千米,后来到了1926年,迈克尔逊用一个正八面钢制棱镜代替了旋转镜法中的旋转平面镜,从而延长了光的路线,最终计算出光速大约是每秒299796千米,这在当时被认为是最为精准的数据,而迈克尔逊也因此成为了1907年诺贝尔物理学奖的获得者,目前光速的数值越来越精确,但基本上都是接近每秒30万公里,如果说你以光速离开地球,一分钟之后返回地球,地球上过去了多久?回来之后还能够见到家人吗?

时间和光速是有一定关系的,光速是宇宙中最基本的限制速度,根据侠义相对论的理论,光速是一个不变量,无论观察者的相对运动如何,光速的值都是恒定不变的,这意味着如果一个物体接近光速,其时间会相对于静止物体变得更慢,这就是所谓的时间相对论效应,在爱因斯坦之前,人类基本上都遵循牛顿的绝对时空观,牛顿的时空观是以宇宙有中心、且不动为假设的,牛顿认为,时间和空间是相互独立的,各自具有绝对的含义,与参照系的选择无关,也和物体及其运动的形式没有关系。牛顿认为,空间就其本性来说,始终保持相似和不变,绝对的、纯粹的时间,就其本性来说,均与地流失着、和任何外界都没有关系。

康德认为,时间是人类经验的内在思维形式,空间是人类经验的外在表现形式,康德把时间作为人类经验的内在思维形式,等同于人的主观活动,等同于人的认识论范畴,否定了时间在经验中的客观存在,马克思认为,时间和空间是运动着的物质存在形式,时间是物体运动过程中的持续性,顺序性,时间的特点是一维性,空间是运动着的物质的伸张性、广延性,空间的特点是三维性,对于我们普通人来说,时间就是物理学中的一个基本量,时间指两个时刻之间的间隔,两个时刻之间间隔越长则时间越长,两个时刻之间间隔越短则时间越短,时间由物体的运动来度量是由亚里士多德提出的。他认为我们只能够用物体的运动来度量时间,离开了运动我们就无法确定时间了。

按照牛顿的时间观我们可以理解为,时间没有快慢之分,只能够说长短,不可能说快慢,而我们平时说的时间过得好快呀,这里的快只不过是一个形容词,我们内心深处其实和牛顿的理解是一样的,时间对于每个人来说,都是一样的,上天不会给任何人多一秒钟的时间,牛顿认为宇宙中存在着统一的时间,独立于任何事物之外,同等地出现在任何地方。我们所用的年、月、日只不过是对绝对时间的一种描述、度量和体现,牛顿把它们称之为相对时间,我们规定了年、月、日之后,就有了相对时间,这样我们才能感觉到时间的流逝以及对绝对时间进行量化!但是爱因斯坦出现以后,打破了牛顿的绝对时空观。

相对论的提出历程能够追溯到19世纪末到20世纪初的物理学发展,在这一时期,科学家们对于经典力学中的一些基本概念和原理,随着人类科技的发展,科学家发现牛顿力学的绝对时空观存在一些问题,比如说在光速在不同惯性参考系下应该是恒定的,这和牛顿力学中的绝对时空观存在冲突,在这样的背景下,爱因斯坦于1905年发表了《论动体的电动力学》的论文,提出了侠义相对论的基本思想,这个理论基于两个基本假设:物理定律在所有惯性参考系中形式都保持不变。以及光在真空中的传播速度在所有惯性参考系中都是恒定的,这两个假设是相对论的核心,它改变了我们对时间和空间的看法,提出了时间和空间的相对性原理。

在侠义相对论中,爱因斯坦提出了时间和空间的相对性原理,即时间和空间不再是绝对的概念,而是与观测者的参考系有关系,这就意味着不同的观测者对于同一事件的时间和空间测量结果可能是不同的,这个理论对于牛顿力学中的绝对时空观提出了挑战,根据爱因斯坦的相对论我们能够知道,时间膨胀会分为两种情况,速度和引力都能够引起时间膨胀,对应的分别是狭义相对论和广义相对论,用公式表达为:速度引起的时间膨胀(狭义相对论):t'=t/√[1-(v/c)²,速度越快时间膨胀效应就越明显。引力(质量)引起的时间膨胀(广义相对论):t'=t*√(1-2GM/rc²,引力(质量)越大,时间膨胀效应就越明显。假如说你乘坐一艘飞船在宇宙中飞行,速度是0.5c,你打开手电筒,按照我们传统思维,速度是能够叠加计算的。

手电筒发出的光的速度应该是飞船速度加上光的速度,也就是1.5c,但事实上并不是如此,速度还是c,也就是光速,这是因为光速是恒定不变的。但是我们平时所用到的速度叠加公式其实是伽利略变换,只适用于低速世界,一旦到了亚光速世界,就必须用更加精确的洛伦兹变换了:V=(V1+V2)/(1+V1xV2/C^2)。从该公式中可以看出,当V1和V2很小的时候,公式就可以简化为V=V1+V2,这就是伽利略变换。所以,伽利略变换只是洛伦兹变换在低速世界的近似值,是一个特例。光速不变原理,告诉我们一个道理,宇宙中什么都是相对的,但唯独光速是绝对的,光速就好像宇宙的一个标尺,一个绝对标杆。为了证明爱因斯坦的理论是正确的,科学家还专门做了实验。

1971年的时候,科学家进行了首次原子钟飞行实验,在实验中,科学家让两架载有原子钟的飞机分别向东、西两个方向飞行,在飞行一段时间之后,再将两架飞机上的原子钟的计时数值和地面上的原子钟进行对比,实验结果表明,实际测量的数据和理论值基本相符(误差百分之4,并且理论值充分考虑了飞机的速度和高度),为了能够获得更加高精度的数据,科学家在1980年的时候,将氢原子钟发射到了1万公里的高空,而该实验的结果和理论值几乎是完美的符合(误差仅仅只有百分之0.007),需要注意的是,这个高度的时间,每73年,就会比地球上海平面的时间快1秒钟。

如果按照时间膨胀的效应来看的话,那么地球上的一分钟和光速飞船上面的一分钟是不一样的,在我们正常情况来看,一分钟就是60秒,虽然60秒的时间非常短暂,但是在光速飞船上,60秒地球已经发生了翻天覆地的变化,地球上可能已经过去了几千年、几万年或者是更长的时间,根据时间膨胀公式得出,当飞船的飞行速度达到光速的0.5倍时,时间膨胀效应为慢1.15倍,当速度达到光速的0.9倍的时候,时间膨胀的效应为慢2.29倍,当速度达到光速的0.99倍时,时间膨胀效应慢7倍,当速度达到光速的0.9999倍的时候,时间膨胀的速度为70倍,当速度达到光速的0.99999999时,时间膨胀效应为慢707万倍。在这短短的一分钟内,你可能会看到宇宙的毁灭。

只要你的速度足够快,任何事情都是有可能发生的,所以如果你乘坐光速飞船在宇宙中飞行,离开地球1分钟后再次返回地球,你可能见不到你的家人了,或许连地球都可能不在了,毕竟我们的太阳系也是有寿命的,根据科学家的研究得出,太阳的寿命还剩下50亿年,当太阳寿命即将终结的时候,太阳会变成一颗红巨星,并且吞噬地球、金星、水星的轨道,最终整个太阳系都可能会消失,看到这里,相信很多人都会产生一个疑问,如果说飞船的速度超过光速会怎么样?科学家认为,如果说飞船的飞行速度能够超越光速,那么时间就会反向流动,即所谓的穿越时空回到过去,在这种情况下,一艘能够让超光速飞行的飞船会在起飞之前就降落,更加严重一点的话,可能会出现祖父悖论,整个时间线将会被破坏。

祖父悖论是由法国科幻小说作家赫内·巴赫札维勒在1943年小说《不小心的旅游者》中提出。假如你穿越回过去,在自己父亲出生之前把自己的祖父杀死,这一举动会产生自相矛盾的情况:你回到过去杀了你年轻的祖父,祖父死了就没有父亲,没有父亲也不会有你,那么是谁杀了祖父呢?同时:你的存在表示,祖父没有因你而死,那你何以杀死祖父。科学家认为,如果在同一宇宙中这个问题是无法解释的,只有在平行宇宙中才能够解释这个悖论,相信很多人都听说过平行宇宙论,平行宇宙理论是近年来物理学领域的研究热点之一,它指出存在着许多与我们的宇宙并存的“平行宇宙”,这些宇宙同样是由不同的能量、物质、和规律构成的,它与我们的宇宙之间相互独立,但并非全然离散,它们之间可能会相互影响,甚至可能会相互交织。

平行宇宙理论的提出,历经了几十年的发展。早在20世纪初,物理学家弗里茨·泽西博士就在他的一篇论文中提出了平行宇宙的概念,但当时这种看法并没有得到广泛的认同和接受。随着时间的推移,对于宇宙结构和自然规律的研究越来越深入,平行宇宙理论逐渐得到了越来越多的支持者。平行宇宙观点认为,在我们的宇宙外面,还存在很多其它的宇宙,我们的宇宙可能是其它宇宙衍生出来的一个宇宙,而其它宇宙也可能是我们的宇宙衍生出来的宇宙,如果说平行宇宙真的存在,那么我们就能够解释祖父悖论,当你穿越时空回到过去之后,在你杀死你祖父的一瞬间,你的世界就会发生改变,这时候你所在的世界并不是你原来的世界,而是由这个世界衍生出来的另一个平行世界。

在这个平行宇宙当中,你的祖父已经死亡了,但是在你原本的世界当中,你的祖父并没有死亡,所以你并没有影响原本世界的时间线,如果按照这个逻辑来看的话,那么祖父悖论就能够被完美的解释,不过现在科学家在宇宙中并没有发现所谓的平行宇宙,平行宇宙的理论最早是由薛定谔衍生出来的,薛定谔是量子力学的奠基人,在薛定谔的猫思想实验中,科学家衍生出了平行宇宙的观点,实验过程是这样的:在一个箱子里有一只猫,以及少量放射性物质,这个放射性物质有百分之50的概率会发生衰变并且释放出毒气杀死这只猫,同时也有百分之50的概率放射性物质不会衰变,这样猫就能够活着。根据经典物理学来看,在箱子里一定会发生这两个结果的其中一个。

想要知道箱子里面的猫到底是不是活着,只要打开箱子就能够看到,但是在量子世界中,箱子处于关闭状态,整个系统会一直保持不确定的状态,这时候猫的生死就会叠加,猫到底是活着还是死亡,必须在打开箱子之后才能够确定,简单来说就是这个时候箱子里面存在两个不同的猫,一只是活着的猫,另一只是死亡以后的猫,只要我们不打开箱子,那么这两只猫就一直存在,这是因为量子力学中的叠加态原理,我们只有在揭开盖子的一瞬间,才能确切地知道猫是死是活。此时,猫构成的波函数由叠加态立即收缩到某一个本征态。量子理论认为:如果没有揭开盖子,进行观察,我们永远也不知道猫是死是活,它将永远处于半死不活的叠加态,可这使微观不确定原理变成了宏观不确定原理,客观规律不以人的意志为转移,猫既活又死违背了逻辑思维。

科学家通过这个思想实验,衍生出了平行宇宙的观点,科学家认为在我们的宇宙中可能存在一个神秘的时空隧道,如果我们能够进入这个时空隧道,那么我们就能够到达另一个平行宇宙当中,有很多人认为,黑洞可能就是进入平行宇宙的一个入口,黑洞的性质是不断的吞噬物质,这些被黑洞吞噬的物质最终去了哪里?科学家现在也在研究当中,或许这些被吞噬的物质到了另一个平行宇宙当中,在黑洞的另一边还存在着一个神秘的天体白洞,黑洞和白洞连接在一起就形成了虫洞,虫洞就是能够穿越平行宇宙的隧道,如果我们将时空看作是一滩平静的湖水,我们站在岸边,拿起一块石头投掷到湖水之中,这个时候,湖水就会因为石头落下,而以石头落下的地方为中心,泛起一阵阵涟漪,这些涟漪我们看作是时空的涟漪,而在这个过程中,“虫洞”也随之出现了。

当时空的涟漪产生后,就会出现时空的裂缝,这个时候,如果我们有办法进入其中,就可以实现“瞬间移动”,从太阳系,移动到其它的星系之中,当然,也可能离开银河系,去往宇宙中的各个地方。同时,也有研究者认为,虫洞还可以让人类去往过去和未来,说白了就是虫洞打破了时间的运行规律,我们可以在进入时空裂缝后,去往不同的时空。但是到现在为止,科学家并没有在宇宙中找到虫洞,不过科学家在2016年的时候发现了一件奇怪的现象,当时美国一处天文台捕捉到了一个引力波,这个引力波是由两个黑洞合并产生的,有趣的是,在这个引力波的研究过程中,科学家发现了回声的存在。

科学家猜测,可能引力波中的回声来自于另一个时空,简单来说就是黑洞合并的过程中,导致时空另一边的声音通过虫洞传了过来,不过目前这个结论科学家也在积极的研究当中。虫洞是不是真的存在宇宙当中,目前还是一个未知数,未来随着人类科技的进步和发展,说不定人类真的能够找到虫洞,虽然实现光速飞行能够让时间停止,但是想要实现超光速飞行并不是一件容易的事情,目前科学家也在积极的寻找能够提升飞船飞行速度的办法,虫洞穿梭只是其中一个,除了虫洞穿梭之外,还有曲速引擎技术,早在上世纪中叶,一位来自德国的物理学家海姆就提出了曲速概念,他认为利用时空扭曲制造的引力场,就能够实现超光速航行。

因为在爱因斯坦的广义相对论中描述过,引力的本质事实上是时空弯曲造成的几何现象,物体的质量越大造成的时空弯曲就越强,这意味着时空能够改变,曲速引擎并不是让飞船达到超光速的速度飞行,而是通过扭曲飞船周围的时空,让空间的高度扭曲,在时空中打开了一个通道,飞船在从中飞过,这就相当于在两个区域中,安装了一个传送带,顺着这个传送带就能够达到目的地,在电影中,人类通过曲速技术,在飞船周围添加上了人工制造的时空气泡——翘曲气泡。当飞船用超音速飞行的时候,这些气泡就能够保护飞船正常行驶,简单来说它就是一种反物质驱动,是人类利用时空的扭曲,将人类想要抵达的起点和终点不断的拉近,在两地之间的空间会被强行收缩。

这时候我们从起点到达终点,不过科学家认为,空间不可能被无限的扭曲,当空间被扭曲到9.99的时候,就是曲速飞行最快的速度,这个速度能够达到光速的2140倍,如果人类真的能够实现这么快的飞行速度,那么人类飞出太阳系就非常简单了,美国科学家曾经在研究期间发现了世界上第一个纳米级翘曲气泡,这对人类研究曲速引擎来说是有很大的帮助,未来随着人类科技的进步,说不定我们真的能够实现曲速引擎。小编认为,人类作为地球上最有智慧的生命,从诞生以后就开始不断的研究和探索世界的奥秘,现在人类的科技已经有了大概的认知,只要人类能够坚持不懈的努力下去,未来人类的科技一定还能够更加强大,实现曲速引擎也是有可能的。希望人类早日实现自己的梦想,对此,大家有什么想说的吗?

4 阅读:374
评论列表
  • 2024-01-06 23:29

    平行时空也是个驳论,如果一个人穿到平行世界,多出了这个不同的人,有何谈平行,从穿越那一刻就不同了。那就是又创造了无数个平行的可能性。

  • lxj 2
    2024-01-06 22:39

    胡说八道

  • 2024-01-05 09:41

    晕了啊!我是谁?

星空承载梦想

简介:本人爱好天文,擅长写科学领域的文章