人类对于宇宙的辽阔感到深深的困惑,一个共同的疑问回荡在每个人的心头:“宇宙究竟有多么广阔?”
遗憾的是,关于宇宙的确切大小,我们尚无定论。目前,我们能观测到的宇宙部分,其形状类似一个直径约为930亿光年的球体区域。在这个范围之外,由于宇宙的膨胀,光线无法抵达地球,使得我们难以窥探更远的宇宙景象。
在宇宙这片无垠的空间中,速度有一个极限,那就是光速——每秒约30万公里。太阳光到达地球,仅需大约8分钟。这不仅是目前我们所知的最快速度,也是任何物体在宇宙中移动的速度上限。
光速具有一个有趣的特性:不论光源如何运动,其速度始终保持不变。也就是说,将光速与其他速度相加,结果依然是光速。物体的运动速度越快,其质量也会相应增加,但这种变化只有在速度接近光速时才变得显著。
当物体的速度趋近于光速时,其质量将趋于无穷大。因此,任何具有质量的物体都无法达到光速。未来的宇宙飞船,即使技术再先进,也只能以“亚光速”飞行。只有无静止质量的基本粒子,如光子,才能达到光速。
然而,在宇宙的尺度上,光速也显得微不足道。正如我们在家中行走的速度虽无法与汽车相比,但足以满足日常活动需求。前往其他城市,我们依赖汽车;跨国旅行,则选择飞机或轮船。同理,在太阳系内,现有的飞行器足以胜任任务,但一旦走出太阳系,这些飞行器就显得力不从心。
目前,没有任何探测器能够成功离开太阳系。以光速计算,从太阳到离我们最近的恒星比邻星,也需要超过4年的时间。未来,当人类探索其他恒星系时,光速将成为巨大的障碍。如果光速确实是宇宙中最快的速度,那么探索其他恒星系将需要漫长的时间,而时间是人类最宝贵的资源之一。
面对这一挑战,科学家们提出了一个令人兴奋的概念——“曲率引擎”。这种引擎并不通过传统方式为飞船提供动力,而是利用物理学中的原理,在飞船周围形成一个“时空泡”,通过改变周围的空间曲率来实现超光速移动。这种方法并不违反现有的物理定律。
引力实际上是时空弯曲的一种表现。物体的质量会对其周围的时空产生影响,导致时空弯曲,并以引力的形式表现出来。曲率引擎正是基于这一原理,通过降低飞船后方的时空曲率,利用前方较高的时空曲率产生的拉力,推动飞船前进。
然而,在科幻作品中,曲率引擎虽然先进,但可能只是未来技术的一个起点。更高级别的曲率引擎,如9.9级,理论上能实现3052倍光速,但在浩瀚的宇宙中,这样的速度仍然显得不够快。例如,穿越直径约为20万光年的银河系,也需要60多年。
相较于曲率引擎,一种更为理想的空间旅行技术是“空间跳跃”。它通过在宇宙的某一点打开类似虫洞的时空隧道,实现瞬间跨越极远距离的目标。这种技术一旦实现,将彻底改变人类对宇宙的探索方式。