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突破光速（能夠超越光速嗎？）

天文學(xué)家

阿爾伯特·愛(ài)因斯坦

速度是人類(lèi)探索地球，探索宇宙的重要輔助。古時(shí)候的人們正是由于缺乏快速的交通工具，沒(méi)有速度的優(yōu)勢(shì)，對(duì)于這個(gè)世界的了解才非常有限。

隨著人類(lèi)走進(jìn)科技時(shí)代，在科技的幫助下，人類(lèi)發(fā)明了先進(jìn)的交通工具，才有了探索地球的希望。在速度的優(yōu)勢(shì)下，地球由原來(lái)的廣闊無(wú)垠變成了一個(gè)有限的地球村，實(shí)現(xiàn)了古人的夢(mèng)想。

走遍地球，對(duì)于現(xiàn)代人類(lèi)來(lái)說(shuō)根本不是事，只要你愿意，坐著飛機(jī)就能夠短時(shí)間內(nèi)走遍地球的每一個(gè)角落。而進(jìn)入科技時(shí)代的人類(lèi)，目光已經(jīng)不再局限于小小的地球，而是放眼宇宙。

在宇宙的面前，地球渺小如塵埃，而探索浩瀚的宇宙成為了人類(lèi)的新目標(biāo)。而要探索宇宙自然需要也需要速度的優(yōu)勢(shì)，我們?cè)诘厍蛏献砸詾楹赖乃俣?，在宇宙面前連龜速也算不上。

當(dāng)然，物體在宇宙中航行，基本也不會(huì)受到阻力的影響，這是因?yàn)橛钪嬷械奈镔|(zhì)密度是非常小的，在半徑465億光年的可觀測(cè)宇宙中，存在著多達(dá)10^50噸的物質(zhì)。但換算成密度，僅為9×10^-27千克/立方米，這意味著1立方米的空間中只有9個(gè)質(zhì)子。也就是說(shuō)，太空幾乎是真空狀態(tài)。

在一個(gè)基本接近真空狀態(tài)的宇宙中穿梭，物體運(yùn)動(dòng)時(shí)受到的阻力基本為零，正是由于宇宙中阻力基本為零，地球才能夠繞著太陽(yáng)一直公轉(zhuǎn)46億年。如果有明顯的阻力，那么地球早就耗盡了能量，掉進(jìn)了太空之中。而宇宙中的天體能夠一直保持一個(gè)穩(wěn)定的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，跟宇宙基本是真空環(huán)境有著密切的關(guān)系。

既然宇宙是一個(gè)真空狀態(tài)，根據(jù)牛頓定律，那么只要給物體持續(xù)一個(gè)加速度，那么理論上它就可以一直加速下去。于是有朋友產(chǎn)生了這樣一個(gè)疑問(wèn)：如果火箭在宇宙中能夠一直加速，能夠超越光速嗎？

在愛(ài)因斯坦相對(duì)論沒(méi)有提出之前，人們根據(jù)牛頓第一定律，自然會(huì)認(rèn)為火箭可以在真空環(huán)境下一直加速，只要持續(xù)下去，那么達(dá)到光速，超越光速都是可以的。

可是隨著狹義相對(duì)論的提出，有關(guān)速度的問(wèn)題有了一個(gè)初步的定論，那就是速度不可以無(wú)限加速下去，它有一個(gè)極限那就是光速。有質(zhì)量的物體速度只能無(wú)限接近光速，無(wú)法達(dá)到更無(wú)法超越。為什么物體的速度無(wú)法超越光速呢？

牛頓第二運(yùn)動(dòng)定律表明，只要火箭有動(dòng)力，加速度一直大于0，火箭就能持續(xù)加速。照此來(lái)看，火箭加速到超光速只是時(shí)間的問(wèn)題。可是狹義相對(duì)論又表明，物體的運(yùn)動(dòng)跟質(zhì)量有正比關(guān)系，隨著物體運(yùn)動(dòng)速度的增加，其質(zhì)量也會(huì)不斷增加。

當(dāng)速度加速到無(wú)限接近速的時(shí)候，物體運(yùn)動(dòng)的質(zhì)量也會(huì)增加到無(wú)窮，而這意味著物體的動(dòng)物也會(huì)變得無(wú)窮大，需要的能量也是無(wú)窮大。宇宙中沒(méi)有無(wú)窮的能量讓物體的速度達(dá)到光速，更不要說(shuō)超越光速了。所以，有靜止質(zhì)量的物體連光速也是無(wú)法達(dá)到的。

那么相對(duì)論中有關(guān)物體速度無(wú)法達(dá)到光速的描述是否正確呢？科學(xué)家通過(guò)大量的實(shí)驗(yàn)，對(duì)此進(jìn)行了驗(yàn)證，結(jié)果證明物體的速度的確無(wú)法達(dá)到光速?？茖W(xué)家對(duì)此進(jìn)行驗(yàn)證使用的是粒子加速器，通過(guò)對(duì)電子進(jìn)行加速，得到了實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

要知道電子的質(zhì)量?jī)H有1×10^-28克，根據(jù)經(jīng)典物理學(xué)來(lái)計(jì)算，把一個(gè)電子加速到光速所需的能量?jī)H為4×10^-14焦耳，這是一個(gè)非常小的能量，是可以輕松做到的?？墒窃诂F(xiàn)實(shí)中，科學(xué)家通過(guò)目前世界上最強(qiáng)大的強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)，對(duì)電子進(jìn)行了加速，可是不管如何努力，電子的速度只能達(dá)到9999999%，是一個(gè)無(wú)限接近光速的值。

通過(guò)實(shí)驗(yàn)我們可以看出，物體的速度的確無(wú)法達(dá)到光速，更不要說(shuō)超越光速，因此，火箭在太空中不管如何加速，它的速度永遠(yuǎn)不會(huì)達(dá)到光速?？吹竭@里的結(jié)果，相信很多朋友都會(huì)感到沮喪，要知道浩瀚的宇宙大到我們無(wú)法想象，僅僅是人類(lèi)可觀測(cè)的宇宙范圍就達(dá)到了930億光年。

如果物體的速度無(wú)法超越光速，那意味著人類(lèi)將永遠(yuǎn)被困在一個(gè)有限的星空范圍內(nèi)，不要說(shuō)探索整個(gè)星空，就是一個(gè)小小的銀河系，我們也走不出去。失去了速度的優(yōu)勢(shì)，人類(lèi)還談何探索宇宙，還如何實(shí)現(xiàn)人類(lèi)的夢(mèng)想？

那么速度無(wú)法超越光速嗎？當(dāng)然也不是，物體的速度的確連光速也達(dá)不到，可是在神秘的宇宙中，卻有不少的超光速現(xiàn)象，最顯眼的就是宇宙的膨脹，它的速度就遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了光速。

于是愛(ài)因斯坦又提出了偉大的廣義相對(duì)論，在廣義相對(duì)論中，速度沒(méi)有了光速的限制，只要條件能夠達(dá)到，速度可以無(wú)限提升。那么廣義相對(duì)論中的速度跟狹義相對(duì)論中的速度相悖嗎？其實(shí)互不沖突，狹義相對(duì)論中的速度是指物體的運(yùn)動(dòng)速度。

而廣義相對(duì)論中的速度則是指空間的扭曲程度，根據(jù)廣義相對(duì)論，我們的宇宙并不是堅(jiān)硬而平坦的空間，我們可以將宇宙想象成一個(gè)柔軟的氣球，有質(zhì)量的物體會(huì)將宇宙空間壓彎，這樣空間內(nèi)的兩個(gè)點(diǎn)就會(huì)不斷接近，距離大幅縮短。

當(dāng)物體掉進(jìn)這樣的彎曲空間內(nèi)，那可以從一個(gè)空間點(diǎn)快速到達(dá)另一個(gè)空間點(diǎn)，從而實(shí)現(xiàn)超光速飛行。這種飛行模式科學(xué)家稱(chēng)之為曲率航行，也可以稱(chēng)之為空間跳躍，這是實(shí)現(xiàn)超光速飛行的一種方法。

曲速飛船可以讓前方的空間處于收縮的狀態(tài)，并讓后方的空間處于擴(kuò)張的狀態(tài)，于是，曲速飛船就能在這樣的曲速泡中高速運(yùn)動(dòng)，甚至可以超光速。這種超光速并不違背狹義相對(duì)論，因?yàn)轱w船本身的速度并沒(méi)有達(dá)到光速，超光速前進(jìn)的是飛船周?chē)目臻g。

實(shí)現(xiàn)超光速溶飛行還有另外一個(gè)方法，那就是通過(guò)蟲(chóng)洞。蟲(chóng)洞是根據(jù)相對(duì)論提出的一個(gè)猜想理論，這是宇宙空間扭曲到極致后形成的一種通道，通過(guò)蟲(chóng)洞我們可以快速到達(dá)宇宙的另一邊，是未來(lái)人類(lèi)有希望實(shí)現(xiàn)宇宙探索的最主要方式。

當(dāng)然，對(duì)于蟲(chóng)洞目前還只是一種理論猜想，它在現(xiàn)實(shí)中是否存在，還需要科學(xué)家的不斷努力探索。如果我們能夠在宇宙中發(fā)現(xiàn)蟲(chóng)洞的存在，那么人類(lèi)未來(lái)將宇宙變成宇宙村的夢(mèng)想也就有了實(shí)現(xiàn)的可能。

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