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宇宙空间的广袤无垠,自从人类认识宇宙以来,就对星辰大海充满向往。但在这个浩瀚宇宙的背后,却隐藏着人类难以企及的一种状态——距离。众所周知,宇宙自诞生以来一直在不断膨胀,而且膨胀得越来越快。也就是说,如果人类的速度不能超过宇宙的膨胀速度,我们就永远不会知道宇宙有多大,更不会知道宇宙外究竟有什么。
阻力与速度
“光速”是一个物理名词,它指的是光波在介质中的传播速度,它在空气中的速度为3.0×10^8 m/s,当穿过其他介质时,它的速度变慢了,例如,光在玻璃中的速度下降了三分之二。光速在真空中为299,792,458 m/s,这是自然界中物体运动的最快速度。
阻抗是一种效应力,我们可以将其简单地理解为阻碍相对运动的力。就拿空气阻力来说,空气阻力是由物体与空气相互作用而产生的。假定物体运动速度相同,空气密度越大,在同一时间内,物体撞击的空气分子越多,阻力就越大。对于被加速的物体,如果加速没有改变,那么它在空气越稀薄的地方运动的阻力就越小,速度就越快。
正如我们所说的那样,宇宙是真空的,物体在真空中越飞越快,直到达到光速,最终无限地加速超过光速。但是,实际上,人类发射的宇宙飞船,在没有空气摩擦的宇宙中,根本达不到光速,甚至连光速的20%也达不到。
不可逾越的速度
人们总以为物体在空气中会产生阻力,其实这种想法是错误的。即使宇宙是一个真空环境,里面没有任何物质,物体在宇宙中也不可能达到无限加速。举例来说,1969年美国宇航员阿姆斯特朗首次登上月球,当他在月球上一跃而下时,并没有直接飞向太空,主要原因并不是因为月球上稀薄的气体成为了他的阻力,而是因为月球的引力变成了他的阻力。
按照万有引力理论,任何物体只要有质量就有引力,尤其是宇宙中的日月星辰。假如你处于某颗行星的万有引力范围内,那么它将对你产生影响。因此,阿姆斯特朗在月球上跳跃时,月球的重力向下牵引他,使他的上升速度越来越慢,最终回到月球表面。
再说说宇宙的真空,事实上,在宇宙中,真正的“真空”很难形成。所谓真空,就是太空中不存在空气,但即使宇宙中没有空气,仍然存在很多我们肉眼看不到的辐射,例子以及各种宇宙射线。现实宇宙中并没有我们用太空望远镜所看到的那么空旷寂静,反而更像是一场热闹的聚会。因此,我们的宇宙飞船在宇宙中以高速度运行时,会与宇宙中各种物质发生摩擦和碰撞,最终会使自身速度减慢。
绝不要小看宇宙中那些我们看不到的“小东西”,即使是一个只有在显微镜下才能发现的氢原子,也会给太空船带来难以想象的破坏。正如飞翔中的飞机被小鸟撞飞一样,如果只是看到静止中的飞机和小鸟,你很难想像小鸟会给飞机这样的庞然大物带来什么危害。太空船在宇宙中运行得越快,这个破坏作用就越大,所以“光速”对我们来说确实是一个难以企及的速度。
假设达到光速
除了如何克服光速在短时间内带来的影响之外,如果人类飞船的速度达到光速,那又是一个怎样的景象呢?
按照爱因斯坦的相对论,速度越快的物体,时间流逝得越慢,当飞船的速度达到光速时,对飞船上的人来说,时间就会停止。一九七一年,科学家们在飞机上安装了四个原子钟,使飞机绕赤道绕地球飞行;在地面留下了一个原子钟作为标准钟,最后观察了飞机上四个原子钟在时间上与地面上的差别。研究发现,飞机上原子钟的工作时间比地面上慢,也许有人会问,如果人类达到了光速,是否就能像科幻电影中那样回到过去或跨越未来?
回答也许不像你想象的简单。假如宇宙飞船的速度达到了光速,你就会发现时间在宇宙飞船上不再流逝。但对地球人来说,不管在飞船上的时间停止了多久,在地面上的时间仍然在正常运转。因此,当你在太空中以光速旅行了一年之后回到地球,你会发现地球上的时间已经过去了一年。那就是,你在一年之后穿越了未来。
根据这一理论,如果人类的速度达到光速,跨越未来确实可以实现,但不能回到过去。实际上,这也符合宇宙自身的规律,毕竟,如果我们回到过去去改变历史,那么,现在的我们是否存在都是一个未知数,那么,谁会回头去改变历史呢?
总体而言,以人类目前的技术,远未达到光速,光速仍是宇宙中最快的速度。
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