什么是追光(每秒30万公里)
admin
2023-08-13 08:01:48

在古代,大多数人都是步行出行,有钱人有马车可以乘坐,但即便如此,从广东到今天的杭州,仍然需要半年左右的时间。

工业革命后,内燃机推动了汽车的诞生,现在让人类的速度得到了质的飞跃的飞机和高铁速度也在不断刷新人们的认知。

在地球上,我们的速度似乎已经足够快了。

但与光速相比,我们的速度似乎慢得像蜗牛。要飞出太阳系,到达更广阔的星际空间,人类的速度远远不够。

但光速就是最快的速度吗?

天文学家认为宇宙浩瀚,仅哈勃体积的直径就达到930亿光年,银河系的邻居仙女座距离银河系254万光年。也就是说,即使我们以光速旅行,也需要254万年才能到达最近的其他星系。

但实际上,在最初科学家的认知中,光速应该是无限快的,因为当时没有人或仪器能够探测到光速的滞后。毕竟对于速度为每秒30万公里的光子来说,赤道周长只有4万公里的地球真的是一个很小的地方。

伽利略是历史上第一个试图测量光速的人。他和他的助手站在两座远山上,每人提着一盏灯。伽利略先把灯盖上,助手看见他遮灯后,也会遮住自己的灯.用这种方法,伽利略可以测量从他盖上灯到他的助手盖上灯的时间差。

但对于每秒30万公里的光速来说,在地球上的两座小山之间来回奔跑,是一瞬间的事,不是伽利略凡人的眼睛所能捕捉和感知的。一直到19世纪阿曼德斐索发明了旋转齿轮法后,光速只能精确测量。

所谓旋转齿轮法,就是由一个半透镜和一个可控旋转齿轮组成。通过齿轮折射光源,可以在半透镜后面观察。

如果齿轮是静止的,发射的光在到达反射器后将通过相同的齿隙返回。齿轮移动到一定速度后,光线回到镜头时,原来的齿隙会转开,光线被挡住。这个时候,光是看不见的。如果齿轮转得更快,返回的光刚好可以通过下一个齿隙,可以再次观察到光。

这样,我们只需要知道齿轮的速度、齿数和观察者到镜子的距离,就可以计算出光速。但是阿曼德斐索没想到光速会太快。只能不断延长观测距离和齿轮齿数来提高计算精度,最后,齿轮到观测点的距离达到了8000米,齿轮的齿数达到了720英尺,速度达到了每秒12.67次,最后光被挡住了,所以计算出来的光速是每秒31.5万公里。

虽然这个数字和目前的每秒30万公里有一定的差距,在当时得到这个数字并不容易,但在天文学家眼中,这个速度根本不值一提。

因为我们的宇宙本身就是超光速膨胀的,这就导致了光在传播的过程中是在前进的,但是在几十亿光年的空间尺度上,光其实是在倒退的。

目前已经证明,离地球越远的星系,离地球的速度越快,而宇宙中的时空膨胀速度官方是超过光速的,也就是说超过这个距离的星系人类永远无法接触到,因为电磁波只能以光速前进,根本追不上这些星系。

需要指出的是,宇宙的超光速膨胀本身并不违反相对论,因为相对论只限制静止质量不为零的物体的超光速膨胀,宇宙的超光速膨胀本身并不在相对论的范围内,所以被宇宙超光速膨胀包围的星系的超光速膨胀并不违法。

我们现在谈论的哈勃体积只是光所到达的宇宙,宇宙的范围可能已经大大地超出了我们的认知.如果我们从宇宙的一端发出一束光,它将永远不会到达宇宙的另一端,因为光永远赶不上空间膨胀的速度。

然而从010年到1010年,根据人类的实际需要,光速已经很快了。如果将来需要星际移民,达到光速是基本的条件之一,的超光速是不现实的

比如曲速驱动技术,可以利用空间的膨胀和收缩,通过扭曲空间,大幅缩短行进距离,在短时间内完成快速移动。虽然目前曲速驱动还是基于理论,但是随着技术的不断突破,超越光速的星际旅行总有一天会成为现实。

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