宇宙尺度上短短的一光年,为什么会让天文学家感到绝望?

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和直径930亿光年的可观测宇宙相比,一光年在宇宙中实在是很短的一个距离,要知道距离太阳系最近的恒星,半人马座比邻星,都位于4.22光年外,想来想去,也只有太阳系的半径是一光年而已。

但就是这短短的一光年,却是现阶段的我们,乃至未来几个世纪的人类文明,都无法突破的宇宙瓶颈,因为现在的宇航速度实在是太慢了。

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通过化学推进和引力弹弓,探测器的速度最快能达到每秒200公里左右,但这连光速的千分之一都比不上,如果没有引力弹弓借力的话,速度只能维持在光速的万分之一,也就是每秒30公里左右,这意味着探测器要飞一万年,才能飞完一光年的航程。

早在1977年就发射的银河系一号和二号,速度只有每秒17千米,考虑到未来的衰减,天文学家认为它们要3万年后才能飞出太阳系。

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我们宇宙中的光速是每秒30万公里,以这个速度连续飞行一年,就是一光年的具体长度了,由于光速还是宇宙中速度的上限,所以我们看到的几百万光年外的星系,实际上是它们几百万年前的样子,组成它们现在的样子的光子,还在飞往地球的路上,要等到几百万年后才能被天文学家看到。

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但是你能想象吗?

在光年之上,还有一种距离单位被称为秒差距,一个秒差距是3.26光年,最大的是百万秒差距,也就是326万光年。

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在一光年长9.46万亿公里的情况下,一辆时速100公里的车,要连续跑1080万年才能跑完一光年,这个时间再乘以326万倍,才是一个百万秒差距的长度,由此可见宇宙中的距离,已经远远超过了人类大脑想象力的极限,已经完全失去了参照物和对比,变成了一个很大但也很失真的数字了。

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按照最保守的估计,如果可控核聚变技术能应用到探测器或者飞船上,并且还是脉冲推进或者辐射推进的话,一艘典型的核聚变飞船的速度,应该能达到光速的百分之一,也就是每秒3000公里,几分钟就能从地球到月球,只要不出太阳系,这个速度是绝对够用了。

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但想明显触发相对论中,速度越快时间越慢的膨胀效应,则需要飞船的速度达到光速的十分之一到五分之一,也就是每秒3万公里到6万公里,此时需要十几秒就能从地球到月球,同时飞船内的时间流动速度也会比地球上更慢。

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这种相对论效应飞船,如果长期保持最高速度飞行的话,里面的人是可能到达未来世界的,因为飞船里面过了10年,外面可能就过了12年,这就是爱因斯坦狭义相对论中的时间膨胀效应,也是面向未来的时间旅行实现方法之一。

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至于真正的光速飞船,所需要的曲率驱动和虫洞技术,现阶段的物理学家还一筹莫展,也许要等到几百年后的科学家,发现相对论的局限性,然后重新创立一套理论才行,就像爱因斯坦取代牛顿建立现代物理学一样。