为能更好地探索宇宙,人类已经开发了许多设备,同时也投入了大量资金。但是人们对空间的探索仍处在一个非常基本的阶段,主要原因是各种天体之间的距离太远,远远超过了人类的飞行器和探测设备所能达到的极限飞行距离。那就是,人类的飞船速度太慢,几百年甚至几千年都飞不出星系。
美国发射的火星探测器飞行了八年才抵达火星,而火星离地球只有5665万千米,远得连一光年的千分之一都不到,这距离对于宇宙来说根本不值一提。而且人类对更快速度的渴望,从古到今都没有变过,从原始人旅行时只靠腿,到后来人们驯化动物,如驾驭马。如此一来,人们的旅行距离被放大了好几倍,就像古代打仗的八百里加急一样,即使相隔数百里,骑马传递信息也能在一天内达到。
然而,这种速度仍然停留在原始阶段,直到火药出现,人类的速度才有质的飞跃。一把步枪能在几秒钟内射杀百米以外的目标,而狙击步枪更容易射杀千米以外的目标。接着,又出现了汽车、火车、飞机等各种运输设备,在燃料的基础上,将石油等化学能转化为动能,也是人类的速度又提高了一个台阶。世界上最快的飞机现在能达到6.85马赫,即每小时7274千米。
火箭或太空船的速度比之之更惊人。以1926年发射的第一枚液体火箭为例,它的速度接近第一宇宙速度,每秒7.9公里。1957年10月4日,第一颗人造卫星“斯普特尼克1号”发射成功,进入近地轨道,并达到第一宇宙速度。接着,1959年1月2日,第一个探月飞行器飞向月球,同时使其速度达到第二个宇宙速度,每秒11.19千米。
到目前为止,人类的速度没有停止。1972年3月3日,先驱者10号发射,首次突破了第三宇宙速度,每秒16.66千米。随后旅行者1号又出现了,每秒17千米的速度,比先驱者稍快一些。虽然最快的速度是新视野号,它在靠近木星时受到重力的影响,但它的速度却直接提高到每秒20.26千米。
现在,人类可以达到的极限速度是每秒20千米,其中也包含了地球引力的影响。而且火箭的加速极限速度也只能到达第一宇宙速度,即每秒7.9公里。然后,火箭的速度完全依靠离子电池或太阳帆来提高。或许将来某一天,核聚变火箭在研究上有了突破之后,还能提高飞船的速度,理想情况下可以达到光速的1%到10%。
然而,银河系离其邻近的行星最近有40光年,而其自身距离大约是20万光年。如果我们达到了这个距离,那么在几百年的时间里,我们不可能飞出星系。就算我们突破光速,以光速1000倍的速度飞行,离开星系还要花上200年。
因此,这段距离和时间已经超出了人类的寿命上限,主要是人类根本达不到光速的1000倍,只是实现光速飞行还远远不够。根据狭义相对论,在我们真正达到1000倍光速飞行之后,时间也是静止的,因此我们也意识不到时间的变化。但反过来说,在相对论中实现1000倍的光速是矛盾的,这需要天文数字的质量和能量,即使把一个太阳系连在一起也远远不够。
再者,宇宙一直在无限扩张。以现在的膨胀速度来说,远超光速。所以,如果飞船想要飞出星系,它必须比宇宙膨胀的速度快,否则它永远也飞不出去。因此,即使实现了1000倍的光速飞行,也并不代表我们就能飞得很顺利。
如果再增加速度,达到一亿倍光速,此时飞跃到银河系就很容易了。但是此时如果要挑战穿越宇宙,恐怕还是一片空白。由于现在观测到的宇宙边缘是930亿光年,而且这仅仅是观测到的距离,所以我们还不知道宇宙到底有多大。所以,从宇宙或星系飞出时,我们会受到速度的限制,但更多的限制来自宇宙本身。
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