“超越”光速的两种旅行方式


“超越”光速的两种旅行方式

相对论的基本原理指出,没有任何东西可以比光速更快,但同时也观察到了一些其他方式,可以在两点间旅行时,用时要比光速更短。

一百多年前,二十世纪最重要的人——阿尔伯特·爱因斯坦提出了狭义相对论的基础,即没有什么物质会比光速更快:光速是一个最高上限,速度约为每秒300000公里。

光速被认为是自然界的一个基本常数,在著名的相对论方程E=mc²中,光速(c)作为比例常数,将质量(m)和能量(E)的概念联系起来。

“超越”光速的两种旅行方式

爱因斯坦

但我们怎么能如此确信没有任何物质比光速传播更快呢?如果我们试一试的话,会发生什么?

时间膨胀的问题

宇宙是一个时间-空间结构,也就是说,在超远距离旅行中,不仅空间起作用,而且时间也在起作用。光,需要四年的时间才能从距离我们太阳系最近的恒星——比邻星出发到达地球。光速总是不变的,它总是以相同的速速移动,不管我们走得有多快。光速是绝对的,而宇宙中的其他速度却是相对的。

“超越”光速的两种旅行方式

光速的绝对性带来了一个结果:时间膨胀。也就是说,空间和时间也是相对的。时间膨胀指的是一名相对于固定时钟移动的观察者,所观察到这个时钟的“时间减缓”。

为了看得更清楚,让我们想象一下我们在空间中以越来越快的速度加速运动。当我们达到光速时,我们会注意到“我们的时钟”正在减速:我们会慢慢地冻结在时间中,就像“慢速”旅行一样,我们永远也无法达到30万米/秒的光速。这是相对论的基础。

那么,我们如何超越光速?

那么好吧,如果没有什么比光速更快,你可能会想这篇文章是不是标题党。不是这样。物理学考虑了在不违反绝对光速的情况下,在两点之间实现比光速更快到达的方式,尽管是在理论层面。

“超越”光速的两种旅行方式

阿尔库别雷

理论物理学家米格尔·阿尔库别雷(Miguel Alcubierre)在2018年的“未来大会”上,向公众展示了两种“比光速更快”的旅行方式。

1.虫洞

在不违反爱因斯坦相对论的情况下(准确地说是利用它),我们找到了一种比光速“更快”的旅行方式(准确地说是,比光速所花的时间更短)。

虫洞是一个假设的宇宙体,但它是基于相对论的一个原则:空间可以弯曲。从宇宙中一个遥远的A点到另一个遥远的B点的一种更快的方法是“弯曲”空间,在两者之间创造一条隧道,如下图所示。


“超越”光速的两种旅行方式

如果光以红色路径从A到B,那么它肯定要比我们通过绿色路径所到达的时间更久。如果光和我们走同样的路径,它将永远战胜我们。

坏消息是,在实践层面上,还没有科学家知道如何创造这条捷径。

这种虫洞也被称为“爱因斯坦-罗森桥”,是一种宇宙中的“捷径”。早在1936年,爱因斯坦和罗森这两位科学家就提出了虫洞的假想概念。

“超越”光速的两种旅行方式

2.扭曲推进

这是另一种以“扭曲空间”的方式来实现的过程。根据阿尔库别雷的说法,这是通过加倍空间来推动我们前进,也就是说,这是一个“空间旅行”的问题。

假设空间在膨胀,也就是在“拉伸”,假设我们可以让我们身后的空间在我们面前拉伸和收缩。如果我们可以成功地将空间从A点压缩到B点,理论上我们可以比正常情况下的光走得更快。

阿尔库别雷补充说,要使这两种形式的空间旅行成为现实,我们需要大量的能量,相当于整个恒星;另一方面,我们也需要所谓的负能量。据我们所知,我们从未探测到负能量,它是一种反重力;但幸运的是,根据物理定律,并没有排除它的存在。

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页面更新:2024-05-18

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