光的速度是多少(一光年等于多少千米要怎么算)

光的速度是多少(一光年等于多少千米要怎么算)

首页维修大全生活更新时间:2022-04-12 05:18:02

宇宙中的任何事物如果要在太空中穿梭都需要一定的时间。即使是用光速——我们所知道的最快的速度——前行,由于太阳系的广阔性,由太阳散发出的光依然需要超过八分钟才能到达地球。但是即使是最快的事物,怎么能对抗人类可以想象到的最遥远的地点呢?回答这类问题就是Unveiled产生的意义。如今我们在回答的是另一个特别的问题:光到达宇宙的边缘需要多长时间?你对宇宙的事实着迷吗?你是否保持着绵延不断的好奇?



光速不仅仅是我们所知道的宇宙中最快的速度——它也是通用速度的极限。根据爱因斯坦的方程式,物质不能超过光速。速度极限可以精确到每秒299,792,458米(或者每秒约186,000英里),正因为如此,我们的太空旅行受到了严重的限制。即使以光速的99%(物质可以达到的最高速)前行,要到达遥远的星系依旧需要数年或数十年。科学,特别是量子物理学,确实提供了一些潜在的解决方法……量子纠缠似乎绕过了光速,因为两个粒子似乎可以立即在遥远的距离上进行通信。但是其中仍有许多未知,并且一些研究人员认为,量子纠缠并没有真正地打破光速,因为奇怪的是,纠缠粒子之间并没有传递真实的信息。



所以今天我们将在更传统的光速理解中展开。光速已定,但宇宙的大小绝不是静态的。回到20世纪90年代,科学家对于发现宇宙正在膨胀而感到震惊。他们观察到,到达地球的星系光被红移了,这意味着它们正在高速远离我们。最近哈勃望远镜的测量结果让这个问题变得更加扑朔迷离,研究表明,宇宙不仅肯定在膨胀,而且它的膨胀速度也在加快。不仅如此,它的扩张速度也比之前认为的要快的多。事实上,如今的研究甚至表明,我们可能需要全新的物理学来帮助我们理解宇宙的这种表现。

然而,就今天的问题,问题在于:如果宇宙一直在膨胀中,那么它的边缘在哪里呢?让我们从可观测的宇宙开始,因为根据定义,它有一个可定义的边缘。从宇宙大爆炸到距今为止约为140亿年,在如此长的时间中,只有光可以穿越浩瀚的星空到达我们这里。在考虑宇宙以恒定速率膨胀的过程中,光开始朝着我们的方向旅行,我们能观测到的最远的星体为可观测宇宙的边缘,约为距离地球470亿光年的距离。所以如果我们仅仅是想要知道光从可观测宇宙的边缘到达地球需多长时间,那么答案就是470亿年,这同样也是目前人类所已知的最远的光到达地球的时间。

可是,问题是可观测宇宙的边缘并不是整个宇宙的边缘。我们知道宇宙还有大量的空间是我们目前无法观测的,而这只是因为光没有足够的时间旅行到达地球。所以,到底宇宙的边缘在哪里呢?这个问题由于各种各样的原因,回答这个问题比这个问题看起来要复杂得多。在各种原因中,占主要地位的是,我们甚至不知道我们的宇宙是否有边缘。当我们站在地球上仰望星空时,那感觉像是全宇宙的光都向着我们涌来,而我们就处在这整个宇宙的正中心。



可是,这仅仅是一个假象,因为如果你可以被传送到这个宇宙的边缘或者任何的一个角落,你还是会以相同的方式发觉你所处的位置会是这个宇宙的正中心。天体物理学家保罗·萨特(Paul Sutter)用蚂蚁在沙滩球上爬行的类比来解释宇宙的形状。蚂蚁是星系,沙滩球是宇宙,当充满空气时宇宙是膨胀的。沙滩球是圆形的,没有边缘也没有中心,因为球的表面本身就是宇宙。这取决于你是否赞同多元宇宙的理论,这个宇宙的边缘很可能是存在于另一个维度。。。但是就目前人类所知道的,或者人类所预计的,这个宇宙可能没有边缘或者甚至根本不需要边缘。但是,即使真的有边缘,那么如果从地球上发射一束光,光又会在何时才能抵达宇宙的边缘呢?答案显而易见,永远不会。

这是因为宇宙膨胀的速度已经非常快了,甚至超过了光速。如果宇宙有边界的话,那么它正以超过光速的速度离我们远去,因此随着光的靠近,它也会膨胀得越来越远。宇宙中的物质不能超过光速,但宇宙本身却似乎能做到!那么在宇宙中,想要到达边界唯一可行的方式是以超光速旅行,这对于光而言自然是不可能的。但等等!这不正意味着显而易见的宇宙速度限制被打破了吗?答案是肯定的也是否定的。



宇宙似乎正通过本身的膨胀打破明显坚不可摧的规则,但在任何时候,物质本身的传播速度都无法超过光速——只有它周围的空间能做到。物质之间的空隙根本不遵循相同的规则,因此不受到限制。有关使用虫洞穿越太空的精心设计的理论本质上遵循相同的逻辑,只是方向反了过来——虫洞旅行者的速度不会超过光速,他们只是通过压缩来缩短了空间中两点的距离。在这样的情况下,任何两点之间的空间总是不可避免地扩大。再把这个想法颠倒过来,这不仅意味着光永远不会到达宇宙边缘,而且来自宇宙边缘的光也永远不会来到我们这里。



整个星系里充满了恒星和行星,但受到光速的普遍限制,它们永远在我们的视野之外。宇宙里总有大片的区域我们永远触不可及——甚至可能远比我们迄今为止所知的一切更为广阔。据我们所知,“外面”一直存在着外星生命……但我们彼此之间相距太过遥远,无法交流甚至不知道彼此的存在。如果我们只说“可见宇宙”,那么来自任何地方的光到达宇宙边缘大约需要470亿年。如果我们谈论的是“整个宇宙”,那么我们可能永远无法确定需要多久。宇宙的边缘很可能永远是一个未解之谜……因为,除非我们有朝一日能够利用宇宙本身用来绕过宇宙速度限制的相同的宇宙技巧,否则任何事物——甚至光——都不会离我们更近!这就是光到达宇宙边缘需要多久。


by:阿丹,wei,ET外星人

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