咱今儿来聊聊一个超有意思,又让人脑袋有点 “烧” 的话题:为啥科学家觉得,就算能超光速飞行,也到不了宇宙边缘呢?宇宙,这词儿一听就特别宏大,充满了未知和神秘,一直以来都吸引着无数人的目光,咱普通人好奇,科学家们更是为了揭开它的奥秘,绞尽脑汁。
要搞清楚为啥超光速也到不了宇宙边缘,咱得先弄明白这宇宙的结构到底是啥样的。现在的宇宙学理论里,宇宙的结构有好几种可能。有一种叫可观测宇宙,直径大概 930 亿光年,这里面包含了从 138 亿年前宇宙大爆炸以来,光子能传播到地球的范围。还有整个宇宙,它可能是无限大的,也可能是有限但没有边界,像个闭合的超球体结构。不过呢,2023 年《物理评论 D》根据普朗克卫星的数据,更倾向于认为宇宙是无限平坦的,就是一个无限延伸的平面结构。一般说的宇宙边缘,指的就是可观测宇宙的边界,在 465 亿光年之外。在这个范围之外,虽然也有星系,但它们发出的光永远也到不了地球,为啥呢?因为宇宙时空一直在超光速膨胀,而且还是加速膨胀。
从 138 亿年前宇宙大爆炸开始,宇宙就开启了超光速膨胀的旅程,这中间占比 68% 的暗能量还让膨胀速度更快了。哈勃望远镜和韦伯望远镜观测到,远处星系远离地球的速度和距离成正比,离得越远,跑得越快。到距离地球 465 亿光年的地方,速度就正式超过光速了,和地球也没了因果联系。在 1000 亿光年外,宇宙膨胀速度都达到两倍光速了,而且这速度还能随着距离无限叠加。可飞船就算超光速,那也是有极限的呀,这么一对比,想追上宇宙边界,简直就是天方夜谭。2022 年《天体物理学杂志》打了个比方,说追赶宇宙边界就像在跑步机上跑步,你跑得再快,空间往后退得更快,根本追不上。
除了宇宙膨胀这个 “拦路虎”,爱因斯坦的狭义相对论也给超光速飞船泼了盆冷水。飞船是有质量的,根据质能方程,有质量的物体要达到光速,所需要的能量在达到光速之前就会变成无穷大,可宇宙里哪有无限大的能量呢。而且强行超光速还会违背时间公式,时间都可能反向流动,那飞船可能在还没制造出来的时候就出现了,这时间线不就全乱套了嘛。
目前理论上允许的超光速方式,也就只有虫洞了,虫洞还有个学名,叫爱因斯坦 - 罗森桥,是时空扭曲到极点的产物。霍金觉得它只在宇宙大爆炸早期出现过,那时候宇宙时空特别炽热,就像一锅沸腾的开水,虫洞就像水里那些短暂出现又连通的小气泡。后来宇宙膨胀、冷却,天然虫洞就没了存在的基础,现在宇宙里也就只剩下黑洞了,白洞和虫洞都不见踪影。要是想人工产生虫洞,按照目前理论,得需要负质量或者奇异物质,可这俩现在也都还停留在科幻阶段呢。说不定以后能出现比相对论还厉害的时空理论,人造虫洞才有可能变成现实。
这么看来,在能预见的未来,虫洞还远得很,人类文明大概率还得长期被困在太阳系里。除非再来一次技术爆炸,短时间内升级成二级文明,或者科技水平更高,不然太阳系说不定真就成了人类文明永远的家园。毕竟不掌握超光速,想探索宇宙,连银河系都出不去,更别提宇宙边缘了。
好啦,今天关于为啥超光速飞行也到不了宇宙边缘的事儿,就跟大家唠到这儿。要是觉得有意思,就动动您那发财的小手,点赞关注走一波,说不定好运就来啦!