在大爆炸刹时降生的一系列宇宙纪律中,真空光速是最“直不雅”的
299792458 m/s的真空光速,为了便于记忆一般被普及当作“每秒三十万公里”,这个速度既是信息传递速度的上限,也是“静止质量不为零”的物体,永远无法达到的速度。
不考虑引力波的话,今朝为止只有光子能以光速活动,不需要加快过程,也不需要任何动力的光速活动。
而其他包罗中微子在内的根基粒子们都只能以亚光速飞翔,并在质速关系的“监控”下永远与光速无缘。
光子为什么可以跳过加快过程直接达到光速,又永不减速呢?
在1905年出生避世的《狭义相对论》里,爱因斯坦提出了赫赫有名的质能方程,后来的原枪弹只不外是质能方程的“副产物”,该方程真正的伟大之处在于揭露了质量和能量的关系。
在爱因斯坦看来,质量和能量是慎密相关且互相转化的
质能方程E=MC?里,E是物体的能量,M是物体的质量,C是真空光速,由方程反推可得任何一克物质都拥有90万亿焦耳能量(约等于2500万度电),这也是为什么核弹能拥有庞大威力的直接原因。
对拥有质量的物体来说,加快过程是需要能量来维持的,但在质速关系指明“质量会跟着速度增添而增添”的环境下,初始质量再细小的粒子,在达到光速之前自身质量也会膨胀当作无限大,响应就需要无限多的能量来进一步标的目的光速迫近,但可惜宇宙中不存在无限多的能量。
光子之所以具备光速,是因为“单光子”在静止状况下是不拥有质量的。
但质量来自于何处,为何光子如斯特别?
用物理视角标的目的微不雅迫近,我们会看到分子和原子,原子和原子核,原子核与核外电子,以及组成原子核的质子中子,再进一步朋分的话,就是组成质子中子的夸克了。
以上这些形形色色的“微粒”,已经被物理学家用三大根基力做当作的框架,约束在“粒子物理学尺度模子理论”中了,而质量自己则来历于“静止质量不为零的粒子”与“希格斯场”的彼此感化。
希格斯场大体上可以被算作一个遍布全宇宙的“阻力场”,绝大部门粒子的质量就是来自于受到“阻力”后的减速。
降生于电子能级跃迁过程中的光子,素质上来说是一种纯能量,或者说是电磁波的一部门,生来不具备静止质量的它无法与希格斯场发生彼此感化,也不受质能方程的约束,它只会忠厚的连结着本身的初始速度,除了在进入分歧介质时发生转变外,其他任何时辰都是每秒三十万公里。
对人类以及宇宙中每个聪明文明来说,光速都是一堵墙
因为非论是今天的化学动力火箭,仍是将来的核聚变飞船甚至是反物质飞船,它们的推进体例都离不开反感化力,区别只在于是否携带工质罢了。
离不开反感化力,意味着再高超的推进体例也仍是会受到质能方程的影响,是以在不考虑时空特征的环境下,光速对每个聪明文明来说都是无法达到的速度。
而若是一个文明连光速都达不到,它的扩张规模就将被局限在临近恒星系,一旦耗尽周边恒星系的资本,文明便会消亡。
固然广义相对论当作功预言了“时空弯曲”,而且还为虫洞手艺以及曲率驱动手艺供给了理论支撑,但事实并没有那么简单。
虫洞素质上是对时空特征的最大水平应用,但在今朝的理论中只有大质量天体才能经由过程引力扭曲时空,黑洞算是此刻科学界发现的时空扭曲到极致的产品了,但它并未和虫设想中的虫洞一样,“打通”两个分歧的时空区域,所以单就时空扭曲的水平来看,虫洞是远胜于黑洞的。
人类从何处取得足够的质量来扭曲时空,又如何将时空扭曲并毗连,确保“通道”的不变?
科学界给出的谜底是“奇异物质”或者说“负质量”,这种假象中的物质可以发生“外力”来抵消引力,包管虫洞布局的不变,并让“通俗物质组成的人类”在世穿过虫洞。
而比虫洞更矫捷的曲率驱动手艺,今朝尚无足够的理论支撑,并且“曲率驱动飞船”事实是无限接近光速的飞船,仍是“包裹在曲速泡”中的超光速飞船?,科学界今朝也没有精确谜底。
其实比起如何超光速的八门五花,如何解决高速活动中的时候膨胀,才是更有意义也更素质的问题、
若是时候膨胀效应没有一个好的解决方案,那将来的太空摸索将是一场不折不扣的“单程票”,因为时候膨胀意味着,选择以光速或者近光速遨游宇宙,就得抛却人类宿世界的一切。
驾驶光速飞船观光者们,必然是宇宙中最孤傲的存在







