能夠超越光速嗎？突破光速

天文學(xué)家
艾伯特。愛因斯坦
速度是人類探索地球和宇宙的重要輔助手段。正是因?yàn)槿狈焖俚慕煌ê退俣鹊膬?yōu)勢(shì)，古代人對(duì)世界的了解非常有限。
隨著科技時(shí)代的到來，在科技的幫助下，人類發(fā)明了先進(jìn)的交通工具，才有了探索地球的希望。憑借速度的優(yōu)勢(shì)，地球從廣袤變成了有限的地球村，實(shí)現(xiàn)了古人的夢(mèng)想。
環(huán)游地球?qū)ΜF(xiàn)代人來說根本不是問題。只要你愿意，你可以乘飛機(jī)在短時(shí)間內(nèi)環(huán)游地球的每個(gè)角落。隨著我們進(jìn)入科技時(shí)代，我們的目光不再局限于小小的地球，而是投向了宇宙。

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在宇宙面前，地球小如塵埃，探索浩瀚宇宙成為人類新的目標(biāo) 。探索宇宙自然需要速度的優(yōu)勢(shì) 。我們?cè)诘厍蛏弦詾榘恋乃俣龋谟钪婷媲斑B烏龜?shù)乃俣榷疾蝗?。
當(dāng)然，宇宙中航行的物體基本不受阻力的影響。這是因?yàn)橛钪嬷形镔|(zhì)的密度很小。在半徑為465億光年的哈勃體積中，有多達(dá)10.50噸的物質(zhì) 。但換算成密度，只有9.9× 10-27 kg/m3，也就是說1 m3的空中只有5.9個(gè)質(zhì)子。也就是說，Tai 空幾乎是真空狀態(tài) 。

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穿梭在基本接近真空狀態(tài)的宇宙中，物體運(yùn)動(dòng)時(shí)的阻力基本為零。正是因?yàn)橛钪嬷械淖枇緸榱悖厍虿拍芾@太陽旋轉(zhuǎn)46億年。如果有明顯的阻力，那么地球就會(huì)耗盡能量，陷入[/k0/]之中。宇宙中的天體能夠一直保持穩(wěn)定的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，這與宇宙基本上是真實(shí)空環(huán)境密切相關(guān) 。
既然宇宙處于真空狀態(tài)，根據(jù)牛頓定律，只要給物體一個(gè)恒定的加速度，理論上它就可以繼續(xù)加速。于是有朋友問了這個(gè)問題:如果火箭能在宇宙中一直加速，是否能超越光速？
【能夠超越光速嗎？突破光速】在愛因斯坦相對(duì)論提出之前，根據(jù)牛頓第一定律，人們自然會(huì)認(rèn)為火箭在真實(shí)空環(huán)境中可以一直加速。只要繼續(xù)下去，達(dá)到或超過光速就可以了。

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但是，隨著狹義相對(duì)論的引入，關(guān)于速度有了一個(gè)初步的結(jié)論，那就是速度不能無限加速，而且它有一個(gè)極限，那就是光速。質(zhì)量物體的速度只能無限接近光速，無法達(dá)到或超越。為什么物體的速度不能超過光速？
牛頓第二運(yùn)動(dòng)定律表明，只要火箭有動(dòng)力，加速度總是大于0，火箭就可以繼續(xù)加速。從這個(gè)角度來看，火箭加速到超光速只是時(shí)間問題。但狹義相對(duì)論也表明，物體的運(yùn)動(dòng)與其質(zhì)量成正比，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)速度加速到無窮大時(shí)，物體的質(zhì)量也會(huì)增加到無窮大，這意味著物體的動(dòng)物也會(huì)變得無窮大，所需的能量也是無窮大。宇宙中沒有無限的能量可以讓物體的速度達(dá)到光速，更不用說超越光速了。因此，有靜止質(zhì)量的物體連光速都達(dá)不到。

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那么物體的速度達(dá)不到光速的相對(duì)論描述是否正確呢？科學(xué)家通過大量的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了這一點(diǎn)，結(jié)果表明物體的速度確實(shí)達(dá)不到光速。科學(xué)家用粒子加速器驗(yàn)證了這一點(diǎn) 。通過加速電子，得到了實(shí)驗(yàn)結(jié)果。
我們應(yīng)該知道，一個(gè)電子的質(zhì)量只有9.1× 10-28克。根據(jù)經(jīng)典物理的計(jì)算，將一個(gè)電子加速到光速所需的能量只有4× 10-14焦耳，這是一個(gè)非常小的能量，很容易實(shí)現(xiàn) 。然而在現(xiàn)實(shí)中，科學(xué)家們已經(jīng)通過世界上最強(qiáng)大的強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)對(duì)電子進(jìn)行了加速，但無論他們?nèi)绾闻Γ娮拥乃俣纫仓荒苓_(dá)到99.999999%，無限接近光速。

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通過實(shí)驗(yàn)我們可以看到，一個(gè)物體的速度真的達(dá)不到光速，更不用說超越光速了。因此，無論火箭在太空中如何加速空，其速度永遠(yuǎn)達(dá)不到光速。看到這里的結(jié)果，相信很多朋友都會(huì)感到沮喪，知道浩瀚的宇宙大到我們無法想象，光是人類可觀測(cè)的宇宙就已經(jīng)達(dá)到了930億光年。
如果一個(gè)物體的速度不能超過光速，那就意味著人類將永遠(yuǎn)被困在一個(gè)有限的恒星空里，更不用說探索整個(gè)恒星空了，哪怕是一個(gè)小星系，我們也出不來。沒有速度的優(yōu)勢(shì)，人類如何探索宇宙，實(shí)現(xiàn)夢(mèng)想？
那么速度不能超過光速嗎？當(dāng)然不是。物體的速度甚至達(dá)不到光速，但在神秘的宇宙中，有許多超光速現(xiàn)象，其中最引人注目的是宇宙的膨脹，其速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過光速。

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于是愛因斯坦提出了偉大的廣義相對(duì)論。在廣義相對(duì)論中，速度不受光速的限制。只要條件能滿足，速度就能無限提高。那么廣義相對(duì)論中的速度和狹義相對(duì)論中的速度是相反的嗎？事實(shí)上，他們并不沖突。在狹義相對(duì)論中，速度是指物體的運(yùn)動(dòng)速度。
廣義相對(duì)論中的速度是指空之間的扭曲程度。根據(jù)廣義相對(duì)論，我們的宇宙在空之間并不堅(jiān)硬平坦。我們可以把宇宙想象成一個(gè)軟氣球，質(zhì)量物體會(huì)在空之間彎曲宇宙，這樣空中的兩點(diǎn)就會(huì)
當(dāng)一個(gè)物體落入這樣一個(gè)彎曲的空空間時(shí)，它可以從一個(gè)空空間快速到達(dá)另一個(gè)空空間，從而實(shí)現(xiàn)超光速飛行。這種飛行方式被科學(xué)家稱為曲率導(dǎo)航，也可以稱為空跳躍，是實(shí)現(xiàn)超光速飛行的一種方法。

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曲速飛船可以使前空處于收縮狀態(tài)，后空處于膨脹狀態(tài)，所以曲速飛船可以在這樣的曲速氣泡中高速運(yùn)動(dòng)，甚至超過光速。這種超光速并不違反狹義相對(duì)論，因?yàn)轱w船本身的速度并沒有達(dá)到光速，而超光速是在空繞飛船的速度之間。
還有一種方法可以實(shí)現(xiàn)超光速溶解飛行，那就是通過蟲洞。蟲洞是根據(jù)相對(duì)論提出的猜想理論，是宇宙空扭曲到極致后形成的通道。通過蟲洞，我們可以快速到達(dá)宇宙的另一邊，這是人類未來實(shí)現(xiàn)宇宙探索的最重要途徑。