如果以每秒1光年的速度飞行,人类能到达宇宙边缘吗?
曾经我们以为世界很小,地球就是宇宙的中心。不过现在我们已经知道,地球在宇宙中非常渺小,它只是围绕太阳公转的一颗行星。太阳是恒星,仅仅在银河系就有上千亿颗恒星,而在宇宙中又有很多很多像银河系这样的星系。宇宙之大,真的超出了很多人的想象!
宇宙中最快的速度是光速,每秒30万千米,它是一切物体运动速度的上限。
若以光速飞行,一秒钟就能绕地球7圈半,只需一秒多的时间就能从地球到达月球。对于人类来说,光速真的很快,要知道,人类迄今为止发射的飞行速度最快的探测器是帕克太阳探测器,由于它绕着太阳飞行,受太阳引力的影响,在近日点时速度高达200公里每秒。
不过,就算是光速,对于浩瀚无边的宇宙而言,也如同龟速。
如果我们以光速飞行,需要4年多的时间才能到达距离太阳最近的恒星比邻星,因为比邻星距离我们4.2光年。如果想要以光速逃离银河系,最快也需要几万年的时间,而在1万年前,人类还过着刀耕火种的日子。
宇宙非常大,根据科学界的主流观点,能够被人类观测到的宇宙的半径为465亿光年。
光年是个距离单位,就是光以光速传播一年的距离,主要应用于天文领域。1光年为9.46万亿公里,大约相当于地球与太阳距离的6.3万倍,太阳系的半径也差不多在1光年左右。人类目前向太阳系外发射的探测器分别是先驱者10号、先驱者11号、旅行者1号、旅行者2号和新视野号。只是速度都太慢了,至今还没有走出太阳系,人类至今仍被困在一光年的方寸之地。
世界虽然很大,但想象力是无穷的,如果我们能够以每秒一光年的速度飞行,能够到达宇宙边缘吗?
若以可观测宇宙的半径来计算,以一光年每秒的速度飞行,需要465亿秒的时间才能到达宇宙边缘。465亿秒,大约相当于1500年。一个人在有生之年就算以这么快的速度,也到达不了宇宙边缘。
上面的计算,是假定可观测宇宙的尺度不变。事实上,在上世纪初叶,美国天文学家哈勃就通过星系的红移现象,发现了我们的宇宙正在膨胀。后来科学家又通过观测遥远的超新星,发现我们的宇宙正在加速膨胀,这项发现还获得了诺贝尔物理学奖。研究显示,现在宇宙的膨胀速度是每百万秒差距74公里/秒(百万秒差距即326光年)。宇宙空间处处都在膨胀,离我们非常遥远的星系,在宇宙空间膨胀的带动下,其远离我们的速度已经超过了光速。
宇宙在加速膨胀,这意味着,当你高速飞向宇宙边缘时,宇宙边缘也正在加速远离你。以一光年每秒飞行,到达宇宙边缘,实际所需的时间必然不止465亿秒。
这里还有一个最关键的问题,宇宙究竟是有限的,还是无限的?关于这个问题,目前还没有定论。
要到达宇宙边缘,首先宇宙要有边。如果宇宙是无限的,那么宇宙就没有边缘。如果宇宙是有限的,也要分两种情况,一种是宇宙有限且存在边界,一种是宇宙有限且无边界。对于第1种情况,人类或许有机会到达宇宙边缘。对于第2种情况,宇宙根本不存在边缘,这种情况就像人类在地球表面运动一样,永远也到达不了天涯海角,除非突破维度的限制。
此外,根据相对论,有质量的物体的运动速度是不可能达到光速的,只能无限接近光速。别说一光年的速度,就算是以光速飞行,人类也不可能办到,毕竟科技再先进也不能违背自然规律行事。要想突破光速的限制,人类需要寻找其它方法,比如曲速引擎、虫洞等。如果在速度方面没有突破,就算人类的平均寿命能够到上万岁,也只能龙困浅滩。
(公众号:科学探索菌)