以《三體》為例,其中層出不窮的創意令人驚嘆。尤其是可以超光速飛行的飛船,很多人都躍躍欲試,期待這種飛船將來真的出現。未來可能太遙遠了,現在就想象壹下吧。如果我們駕駛壹艘每秒飛壹光年的飛船,要多久才能飛到宇宙的邊緣,旅途中我們能看到什麽?
首先,在飛行之前,我們需要明確光年是長度單位。字面意思是光在宇宙真空環境中直線傳播壹年。光速是299792458 m/s,所以壹光年的具體數值是9460730472580800 m,即9.460710 12 km。
知道具體數值後,我們就可以開始飛了。如果我們能在壹秒鐘內飛行壹光年,我們將在壹秒鐘內到達太陽系的邊緣。需要註意的是,太陽系邊緣有兩種定義。第壹個在日光層之外,也就是旅行者號探測器飛出的邊緣。第二種是在太陽引力範圍之外,也就是奧爾特雲之外。我們花了壹秒鐘飛到奧爾特雲附近,然後我們將真正沖出太陽系。
飛出太陽系後,大約需要3.22秒到達半人馬座A中的比鄰星,這是離太陽系最近的恒星。八秒鐘後,我們可以看到天空中最亮的星星,即天狼星。此時,它近在咫尺,與我們仰望地球時大相徑庭。
飛行幾十秒後,我們會遇到很多在地球上觀測過的行星。比如最亮的“鉆石行星”,巨蟹座55e,看起來就像宇宙中閃耀的光球。
大約15分鐘後,我們眼前會出現壹道亮光。這是參宿四發出的,參宿四是目前人類發現的宇宙中最亮的藍色超巨星。它距離地球約863光年,光度是太陽的1.2萬倍。
如果我們的肉眼直視這種強光,我們可能會失明,因此在星際旅行中我們可能不得不戴上特殊的眼鏡。六個小時後,我們將完成人類的壹個夢想,那就是飛出銀河系,因為這個時候,大家都已經到了銀河系的邊緣。在這裏,我們也許能在宇宙飛船裏拍下銀河系的照片。畢竟我們之前從來沒有以上帝的視角拍攝過這個美麗星系的全景。
接下來,我們將前往附近的仙女座星系,它異常巨大,直徑約為銀河系的1.6倍,距離地球254萬光年。就算壹秒鐘能飛壹光年,也要很久才能穿越,至少壹個月。
那麽宇宙的範圍會讓我們覺得自己是多麽的渺小。例如,飛越半徑為6543.8億光年的室女座超星系團至少需要兩年時間。我們到達最大的黑洞ton618還要幾百年。這個時候飛船上的乘客可能已經換了好幾代了。畢竟我們的生命如此短暫。
那麽,過了幾百年,我們到達宇宙的邊緣了嗎?原來我們想的太多了,其實還遠著呢。根據哈勃的體積,其半徑約為460億光年。這意味著,即使我們駕駛宇宙飛船以每秒壹光年的速度飛行,我們也需要大約1450年才能到達已知宇宙的邊緣。
可見,在我們看來已經很快的光速,在浩瀚的宇宙面前也是很慢的。不用說,人的壽命只有幾十年,壹般很難活到百歲。所以,即使現在出發,也不可能在有生之年到達宇宙邊緣。
另外,如果宇宙暴脹模型真的表現出來,宇宙其實是在膨脹的,膨脹速度遠遠超過光速。這意味著,我們駕駛著宇宙飛船接近宇宙邊緣,但宇宙邊緣壹直在加速遠離我們。
而我們的飛船每秒只能達到壹光年,這意味著我們的飛行速度永遠趕不上宇宙的膨脹。如果我們的技術不足以讓飛船加速,飛船上的後代即使能永遠繼續下去,也到不了宇宙的邊緣。
更何況,已知的宇宙邊緣其實屬於“哈勃體積”,只有當我們看到來自遙遠地方的光線時,才能確定這個邊緣。很難說這束光後面是否有其他天體。我們以為是宇宙的邊緣,沒想到只是宇宙的壹小部分。
既然如此,宇宙有邊界嗎?這個問題其實很難解釋,因為即使有工具的幫助,我們也無法“看”得那麽遠,所以宇宙的邊界對於人類來說還是壹個未知的東西。我們現在說的邊界,其實就是宇宙的可觀測邊緣。
加州理工學院物理系教授這樣說:
所以我們現在說的宇宙邊界,並不是每個人心中看得見摸得著的邊界。是光線到達地球後追溯的結果。其實宇宙的樣子並不像壹般人認為的那麽簡單。它可以向各個方向延伸,也可以是自封閉的。但它就像我們日常生活中看到的球體。沒有所謂的優勢。走了壹圈妳才會回到起點。
既然在宇宙面前光速太慢,那我們能不能嘗試超光速飛行?在這種情況下,我們再把時間壓縮壹下,也許可以把1000年壓縮到100年,甚至10年,這樣人類就有可能趕上宇宙膨脹,真正到達宇宙邊緣。
但根據愛因斯坦在狹義相對論中的論述,光速是無法超越的,所以從現代科技的角度來看,超光速飛行是不可能的。但世界各國仍在開展超光速研究。畢竟我們的旅程目的地不僅僅是太陽系的邊緣,而是更遠更廣的宇宙。
中國運載火箭研究院科學家金霖教授在第三屆現代基礎科學發展論壇上作學術報告時指出:
可見超光速飛行在理論上其實是可以實現的。不過,目前人類連光速飛船都造不出來,所以從現在開始考慮超光速飛船還為時過早。但這並不算太雄心勃勃。畢竟以後遲早要面對和解決這個問題。
很多人應該聽說過鏡像宇宙,或者多元宇宙。這意味著有壹個比我們的宇宙更大的空間,充滿了許多氣泡宇宙,它們相似,但不完全相同。
如果人類真的找到了宇宙的邊緣,當他們到達那裏繼續向外探索時,很可能已經越過了現在的“泡沫宇宙”的邊緣,進入了附近的另壹個宇宙。
所以,即使到了宇宙的邊緣,也看不到特別清晰的邊界。畢竟“泡泡”的透明膜可能早在剛形成的時候就穿越了,宇宙此時就像壹個“俄羅斯娃娃”,嵌套在圓環裏。