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如果永遠無法實現超光速飛行,人類該怎麼辦?愛因斯坦已指出明路
2021/11/04
2021/11/04

以光速飛到銀河系的鄰居——仙女座星系,則需要長達200多萬年的時間。更令人沮喪的是,這個范圍在可觀測宇宙中只能算是滄海一粟,所以人類突破到光速也只是剛開始

光在真空中的速度為每秒鐘299792458米,在我們地球上,這樣的速度可以說是相當的快了,但如果我們把光速放在浩瀚的宇宙中,情況就完全不一樣了。具體怎麼樣呢?我們不妨用銀河系來舉例說明,銀河系擁有數千億顆恒星,幾乎每一顆恒星都有自己的行星系統,而即使是離我們最近的恒星,用光速飛行也需要大約4.22年才能抵達。

假如我們想飛得更遠一點,就需要更長的時間,比如說以光速飛出銀河系,我們需要10多萬年,而以光速飛到銀河系的鄰居——仙女座星系,則需要長達200多萬年的時間。更令人沮喪的是,這個范圍在可觀測宇宙中只能算是滄海一粟,因為整個可觀測宇宙的直徑高達930億光年。

如此看來,如果人類無法實現超光速飛行,就很可能會被困在宇宙中的一個很小的范圍內。遺憾的是,我們的物理體系明確地指出,凡是有靜止質量的物質,都不可能超過光速。事實上也是這樣,在過去的日子裡,我們從未觀測到任何可證實的超光速現象,這就讓我們不得不思考一個問題,如果永遠無法實現超光速飛行,人類該怎麼辦?

關于這個問題,其實愛因斯坦已指出明路,他在廣義相對論指出,時空並不絕對,它是可以扭曲的。需要注意的是,雖然愛因斯坦的這個理論看上去非常反直覺,但是卻早已得到科學家的證實,也就是說,時空扭曲這種現像是真實存在的,未來的人類完全可以通過扭曲時空來完成跨越星際的夢想,就算永遠無法實現超光速飛行,人類也有其它的方法在宇宙中馳騁。

想象一下,對于一張紙上的兩個點而言,從其中一個點到另一個點最快捷的方法是什麼?通常的答案是走直線,但還有一個更快捷的方法,那就是直接將紙折起來,讓這兩個點挨在一起,同樣的道理,我們也可以利用時空扭曲的現象來跨越遙遠的距離。

那麼未來的人類該採用哪種方法實現在宇宙中馳騁的夢想呢?筆者認為,最有可能的方法就是利用黑洞。根據愛因斯坦的相關理論,引力的本質其實就是時空扭曲,在相同的范圍內,一個物體的引力越大,它扭曲空間的能力就越強,而因為黑洞的中心是一個體積無限小、密度無限大的「奇點」,所以在這裡的時空就會被扭曲到極致,並將兩個本來距離非常遙遠的時空連接在一起。

因此可以說,只要未來的人類掌握了穿越黑洞的方法,就可以在短時間內跨越遙遠的距離,並且這種方法似乎比傳說中的超光速飛行還要快捷。但這需要解決一個問題,黑洞的引力強大到連光也無法逃逸,未來的人類怎麼才能夠安然無恙地穿越黑洞呢?

其實黑洞並不是一動也不動,理論上來講黑洞都應該存在著自轉的現象,早在1962年,物理學家羅伊.克爾(Roy Kerr)就根據愛因斯坦場方程推導出,如果某個黑洞的自轉速度達到了一定的程度,那我們就可以穿越這個黑洞。

這種黑洞被稱為「克爾黑洞」,簡單地講就是,因為「克爾黑洞」的自轉速度非常高,所以在這種黑洞的內部就存在著巨大的「離心力」(注:「離心力」是一種假想的力,其實是物體慣性的體現),這種「離心力」會與黑洞「奇點」的引力相互抵消,從而在「克爾黑洞」的內部形成一個穩定的環狀區域——「奇異環」。

羅伊.克爾指出,當某個物體進入「克爾黑洞」的「奇異環」之後,就不會受到黑洞引力的撕扯,而如果這個物體擁有足夠的動力(或者速度),那麼它就可以穿越「克爾黑洞」。

那麼問題就來了,在銀河系中到底有沒有「克爾黑洞」呢?

通過對銀河系的的紅矮星(這種恒星的年齡可達上萬億年)以及放射性元素的測定,科學家推算出銀河系誕生于130多億年前。研究者認為,經過這段漫長的時間之後,銀河系裡那些早期的大質量恒星早已消亡(恒星的質量越大,壽命就越短),而在這些大質量的恒星消亡之後,就可能會形成黑洞。

在過去的日子裡,科學家估計在我們銀河系中至少存在著10萬個黑洞,然而就在前不久(2020年5月6日),科學家在距離我們僅有1000光年的位置上還發現了一個黑洞,這個發現很大地提高了黑洞出現在銀河系中的機率,以至于不少的科學家都據此認為銀河系裡至少有100萬個黑洞。

考慮到形成「克爾黑洞」的條件並不苛刻,我們可以樂觀地認為,在數量如此龐大的黑洞裡面,存在「史爾黑洞」的可能性是相當高的。因此可以說,就算永遠無法實現超光速飛行,人類也有其它的方法在宇宙中馳騁,畢竟黑洞是真實存在的,只要人類的科技足夠發達,就可以將其收為已用。




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