光速飞船对人类而言可能永远无法实现

文摘   2025-01-03 00:01   广东  

宇宙的尺度是如此巨大,离地球最近的恒星比邻星都有4.2光年,相当于40万亿千米。但是宇宙中最快的速度是光速,以光速前往比邻星尚且要4.2年,如果以其他交通方式则更为漫长。目前速度最快的帕克号探测器可以达到600千米每秒的速度,到达比邻星需要7200年。下图是帕克号探测器,2024年12月24日其以69万公里每小时的速度掠过太阳。

所以制造出光速飞船几乎是我们开展太阳系以外恒星殖民的唯一出路,可本文提出一个悲观的观点:光速飞船对人类而言可能永远无法实现。

根据狭义相对论,物质在运动时的动能和质量、物质运动的速度、光速之间满足下列的公式。其中p表示动能,m0表示物质的质量,v表示物质的运动速度,c表示光速。

根据上面的公式,当物质的运动速度逼近光速时,物质的动能也将逼近无穷大。无穷大的动能意味着飞船需要无限的燃料,而这是根本不可能的。

如果我们再利用狭义相对论的质量公式进行计算,如下列的公式,也可得到当物质的运动速度逼近光速,则物质的质量将逼近无穷大,很显然当物质的质量达到临界点时,根据广义相对论,时空将会坍塌为一个黑洞。

在相对论的理论框架中,当我们接近光速时不仅要面对飞船需要几乎无限的能量,还要面对因飞船质量过大所造成的时空坍塌。所以光速飞船对我们而言可能永远无法实现。

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