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科学家:宇宙中存在多种超光速现象,光速和它们比,和蜗牛一样慢
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2023.08.31 河北

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速度是探索世界最快的途径之一,从古至今,人类一直都在不断的提升自己的速度,在古代由于人类的科技不够发达,所以古人一辈子也走不出方圆百里的范围,在古人的眼中,地球就是唯一的世界,太阳和月球都在围绕地球转动,后来随着人类科技的进步,人类发明了各种各样先进的交通工具,汽车、轮船、飞机、火箭等等,这些先进的交通工具是人类的出行速度变得越来越快,目前人类已经能够一颗火箭走出地球探索宇宙,这说明人类科技发展的速度还是非常快的,当人类走出地球看到宇宙之后,人类的好奇心被宇宙的浩瀚所吸引,人类想要知道宇宙到底有多大?在宇宙中除了地球生命之外,是不是还存在其它外星生命?带着这些疑问,人类踏上了探索宇宙的道路。

根据科学家的研究我们能够知道,地球其实就是太阳系中的一颗行星,在太阳系中一共有八大行星,而地球是太阳系中唯一一颗诞生了生命的星球,地球之所以能够诞生生命,和太阳有很大的关系,太阳能够释放出光和热,这使得地球上面拥有足够的温度,这些温度能够让地球生命生存下去,科学家通过计算得出,光从太阳表面达到地球也是需要一段时间的,光速大约是每秒30万公里,光子到达地球大约需要8分20秒左右,对于人类来说,光速已经非常快了,但是面对浩瀚的宇宙,光速还是显得非常慢,科学家认为在宇宙中存在很多超光速现象,下面我们就一起来看看。

第一个超光速现象——虫洞穿梭

在很多科幻电影中,我们能够看到主人公乘坐着宇宙飞船穿过了时空捷径,抵达了原本遥不可及的地方,这个时空捷径就是虫洞,其实科幻电影中的虫洞并不是科学家凭空想象出来的,它是爱因斯坦的广义相对论中所预言的,在广义相对论中,虫洞和黑洞有关,在黑洞中,物质坍缩成一个点,这个点被称为是奇点,物质一旦进入黑洞,就会被永远的困住,虫洞在外部有着同样的结构,但是它的中心并不是一个奇点,而是形成了一个通往另一个空间区域或者是另一个宇宙的隧道,当物质进入虫洞时,就会穿梭到另一个区域,虫洞的概念最早是由爱因斯坦和罗森提出的,因此有的时候它们也被称为是爱因斯坦-罗森桥。

相信大家对于黑洞来说都是非常熟悉的,黑洞是一个引力巨大的天体,它能够吞噬任何物质,连光都无法逃离黑洞的引力,而白洞就是性质和黑洞完全相反的天体,任何物质都不能够进入白洞,不过白洞只是广义相对论中推导出来的假象天体,目前还没有任何证据支撑它的存在,科学家认为,黑洞的内部应该会和时空的另一部分连接起来,黑洞的另一端就是白洞,而中间连接的部分就是虫洞,曾经著名的物理学家霍金认为,在宇宙中,存在数以亿计的虫洞,但是这些虫洞都太小了,小到一个原子都放不下。

科学家认为,如果我们将宇宙空间想象成一个引力场交错,相互拉伸的空间就能够推导出虫洞来,因为空间被拉伸、扭曲、折叠之后,有些空间会从遥远的距离被拉伸到一起,有科学家认为,虫洞可能是一种非常不稳定的隧道,因为它是通过空间的扭曲和折叠形成的,这样巨大的能量不会一直维持,也许在虫洞的另一边是一颗黑洞,也或者是一颗行星,如果说人类真的能够找到虫洞,那么人类就能够在很短的时间内,快速的到达另一个宇宙空间中,而这个速度已经超越了光速。

第二个超光速现象——曲速引擎

曲速引擎就是一种利用空间翘曲来作为引擎的推进系统,其原理就是将宇宙飞船周围的时空高度扭曲,从而在时空中形成了一条高速通道,使得宇宙飞船能够获得超越光速的能力,曲速引擎最早出现于1957年德国物理学家克哈德.海姆提出的海姆理论当中,该理论试图以一个六维时空的框架来调和量子力学和相对论之间的矛盾,不过遗憾的是,海姆理论提出之后,并未得到科学界的认可,不过由海姆理论推导出的超光速航行却成了很多科幻学者的爱好,在1994年的时候,曲速引擎的爱好者迎来了重大喜讯,墨西哥物理学家啊库别瑞在广义相对论的基础上,提出了一个名为“阿库别瑞度规”的时空数学模型。

它能够用一种波动方式来使宇宙飞船前面的空间收缩,后面的空间扩张,从而驱动宇宙飞船持续前进,根据阿库别瑞的描述,航行中的宇宙飞船始终处于一个由扭曲时空形成的曲率泡中,因为它相对周围的空间是处于静止状态,所以在航行的时候不会出现狭义相对论中的钟慢尺缩、质量增长等效应,因为宇宙飞船能够不受光速的限制,有很多科学家认为,曲速引擎将会成为人类最主要的飞行器,而且研究者还对曲速引擎进行了等价划分,科学家认为,只要人类能够研发出最低级的曲速引擎,就能够实现光速飞行。

如果是2级状态下的曲速引擎,那么它的飞行速度能够达到光速的10倍,如果能够达到9.9级,那么飞船的速度将会是光速的3053倍,这是什么概念呢?简单来说,我们用1天的时间,就能够在地球和比邻星之间完成往返,不过目前曲速引擎还处于起步阶段,想要真正的实现曲速引擎,还需要科学家继续努力才行,如果人类真的能够实现这项技术,那么人类飞出太阳系就指日可待了。

第三个超光速现象——量子纠缠

量子纠缠是量子力学当中,一种非常诡异的现象,在19世纪的时候,科学家认为,世界上所有的问题都已经被解决了,这时候,科学家突然发现,传统的物理学只能够解释宏观世界的问题,一旦进入微观世界,这些理论就不灵了,于是众多科学家一起创立了量子力学,量子不是指某一个粒子,而是构成物质基本单元的统称,其中包括光子、原子、分子等等,它是能量的最基本携带者,具有不可分割性,比如说水分子是具有水的化学性质的最基本单元,不存在办法水分子,如果将一杯水进行分割,最终只会剩下一个水分子,如果在继续分割,就会变成两个氢原子和一个氧原子,这已经不具有水的基本化学性质了。

而量子纠缠是一种奇怪的量子力学现象,它指的是处于纠缠状态的两个粒子,无论他们之间相隔多远,都会存在一种关联,其中一个量子状态发生了改变,另一个量子的状态也会瞬间发生相应的改变,而这个改变能够无视空间和时间,量子纠缠和神秘的心灵感应有一些类似之处,相信很多人都听说过心灵感应,一些双胞胎存在心灵感应,二者之间处在不同的城市中,一个受伤了,另一个也能够瞬间感应,有很多科学家认为,心灵感应其实也是一种量子纠缠现象,量子纠缠在人类建立量子力学体系后不久,科学家就发现了它的存在,不过对于这种神奇的现象,很多科学家都不愿意相信。

因为它颠覆了我们的传统认知,尤其是爱因斯坦,将其称为是鬼魅般的超距作用,认为它是错误的,量子纠缠能够无视距离,有很多科学家认为它们之间存在叠加态,如果两个粒子一开始就具有某种特殊的关系,那么即便是两个粒子分开,其叠加态也能够纠缠在一起,比如说一个具有0自旋的粒子突然衰变了,变成了两个粒子,那么这两个粒子由于都是有同一个粒子衰变而来的,所以在最初的时候,这两个粒子就建立了联系,未来不管这两个粒子距离有多远,这种联系都会一直存在,具体表现就是叠加态的相互缠绕,纠缠粒子之间的叠加态会超越空间和时间进行相互作用。

其实量子纠缠的可怕之处就在于,它能够无视距离,假如说我们将一个粒子放在冥王星上面,另一个粒子放在地球上,只要我们影响地球上的粒子,那么冥王星上面的粒子也会受到影响,而这个影响的速度是瞬间完成的,这已经不单单是超越光速这么简单了,如果人类真的能够实现量子纠缠技术,那么我们探索宇宙奥秘就简单多了,比如说我们能够将其中一个粒子放在黑洞中,另一个粒子放在地球上,我们通过观测地球上的粒子,就能够判断出黑洞的内部结构,目前科学家已经证实了量子纠缠是存在的,2022年诺贝尔物理学奖颁发给了法国科学家阿兰.阿斯佩、美国科学家约翰.克劳泽和奥地利科学家安东.蔡林格,以表彰他们在纠缠光子实现、验证违反贝尔不等式和开创量子信息方面做出的贡献。

第四个超光速现象——宇宙膨胀

曾经科学家一直认为,我们的宇宙是静态的,当年万有引力塑造了宇宙,在广义相对论中,引力被描述为有质量的物体对周围时空的弯曲,在1920年的时候,比利时科学家乔治.勒梅特证明,根据广义相对论,宇宙不是静止的,而是膨胀的,因此倒溯回去,必然有那么一个时刻,宇宙中所有的一切都包含在了一个极其细小的原子中,这个原子爆炸以后,我们的宇宙快速的膨胀,经过138亿年的时间,宇宙才膨胀成我们现在看到的样子,宇宙膨胀理论已经告诉了我们,宇宙并不是静止的,不过当年爱因斯坦在1917年的时候提出了静态宇宙概念,并且将引力理论应用于这个概念当中。

爱因斯坦相信宇宙在时间上是静止的,并且拥有物质的均匀分布,因此需要一种新的反作用力来对抗它的最初的理论——宇宙常数,爱因斯坦将宇宙理解为静态的原因,并不是完全遵循他自己的广义相对论,而是跟随着前人的观点,爱因斯坦为了能够使自己通过广义相对论演变而来的爱因斯坦场方程计算出来的宇宙成为一种静态宇宙,他在这个方程中加入了一个修正项,加入修正项之后,宇宙瞬间变得安静了,但是爱因斯坦完美的认为自己解决了静态宇宙的奥秘,但是在20世纪初的时候,美国物理学家爱德温.哈勃发现了星系红移的现象,这个现象表明,这些星系正在远离我们。

于是爱德温.哈勃断定我们的宇宙还在不断的膨胀当中,当时宇宙德国的爱因斯坦知道后,立马前往美国,亲自确认了这个消息,并因此修正了广义相对论中的宇宙常数,在1929年的时候,哈勃发表了里程碑式的论文,描述了他发现的结果,星系的红移随着距离的增加而增加,所有的星系看上去都在远离我们,越远速度就越快,这个结果暗示了我们的宇宙正在膨胀当中,而且膨胀的速度已经超过了光速,由于宇宙的膨胀速度已经超过了光速,即便人类以光速飞行,那么人类也不可能找到宇宙的边缘,所以人类想要知道宇宙到底有多大,必须实现超光速飞行,目前科学家也在积极的研究当中。

不过有不少科学家认为,我们的宇宙不可能一直膨胀下去,宇宙之所以到现在还在不断的膨胀当中,就是因为宇宙大爆炸产生的能量还没有完全消耗完,如果宇宙大爆炸产生的能量完全消耗完,那么宇宙就会停止膨胀,到时候宇宙会快速的收缩,宇宙膨胀时的速度有多快,它收缩时的速度就会有多快,最终宇宙会收缩成大爆炸之前的奇点,不过这也只是科学家的猜测,真相到底是什么?现在科学家还在积极的研究当中,在宇宙中可能还存在其它超光速现象,只不过目前科学家还没有发现,未来随着人类科技的进步,或许人类还能够发现其它的超光速现象,对此,大家有什么想说的吗?

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