太空飞船 宇宙没有空气,飞船为什么不能达到光速科学家无法触及的速度

宇宙浩瀚无边,自人类开始认识宇宙以来,就对星辰大海充满了向往。然而,在这广阔宇宙的背后,却隐藏着一个对人类来说难以达到的条件——距离。我们都知道,宇宙自诞生开始就在不断膨胀当中,而且膨胀的速度越来越快。这意味着如果人类的速度不能超过宇宙膨胀的速度,那么我们将永远不知道宇宙有多大,更不会知道宇宙外面到底有什么。
太空飞船 宇宙没有空气,飞船为什么不能达到光速科学家无法触及的速度
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光速是一个物理学名词,指的是光波在介质中的传播速度,光在空气中的传播速度是3.0×10^8m/s,在通过其他介质时,光的速度就会变慢,比如光在玻璃中的传播速度就会降到空气中的三分之二。光在真空中的传播速度是299,792,458 m/s,这个速度是目前自然界中物体运动的最大速度。
阻力是一种效果力,我们可以把它简单理解为一种阻碍相对运动的力。以空气阻力为例,空气中的阻力是由于物体与空气的互相作用引起的。假设物体的运动速度相同,空气越浓密,物体在相同时间内撞击到的空气分子越多,阻力就越大。就正在加速的物体而言,如果加速保持不变,在空气越稀薄的地方运动受到的阻力就越小,速度也就越快。
按道理来说,宇宙是真空的,物体在没有阻力的真空中飞行速度会越来越快,加速到光速,最后无限加速到超过光速。但事实上,人类发射的太空飞船在没有空气摩擦的宇宙中却根本无法达到光速,甚至连光速的20%都达不到,这是为什么呢?
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我们总是认为物体在空气中遇到的阻力都来自空气,其实这种想法是错误的。就算宇宙是一个真空的环境,里面什么物质都没有,物体在宇宙中也不可能做到无限加速。举个例子,1969年美国宇航员阿姆斯特朗第一个踏上了月球,当他第一次在月球上跳起时,并没有直接飞到太空中去,其主要原因不是因为月球上稀薄的气体成为了他的阻力,而是月球的引力变成了他的阻力。
根据万有引力理论,任何物体只要有质量就存在引力,宇宙中的日月星辰更是如此。如果你身处某个星球的万有引力范围内,就会受到这个星球万有引力的影响。所以当阿姆斯特朗在月球上跳起时,月球的引力向下拉扯他,让他上升的速度越来越慢,最后回到月球的表面。
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再来说说宇宙的真空,实际上宇宙中很难形成真正的“真空”。我们所说的真空是空间里不存在空气,但是宇宙中即使没有空气,还是存在着许多我们肉眼无法看见的辐射、例子和各种各样的宇宙射线。真实的宇宙中间并不像我们在太空望远镜里看到的那样空旷寂寥,反而更像是一个热闹非凡的派对。所以当我们的太空飞船在宇宙中高速运动的时候,就会和宇宙中的各种物质发生摩擦与碰撞,最后减慢自己的速度。
千万不要小看宇宙中那些我们看不见的“小东西”,就算是一个只有在显微镜下才能被发现的氢原子,都会对高速行驶下的太空飞船造成难以想象的破坏。就像高速飞行的飞机被小鸟撞坏一样,如果只是看到静止的飞机和小鸟,你很难想象一只小鸟会对飞机这样的庞然大物造成什么伤害。而且飞船在宇宙中的飞行速度越快,这种破坏就越大,所以“光速”对现在的我们来说真的是一种无法触及的速度。
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抛开我们如何在短时间里克服光速带来的影响不谈,如果人类飞船的速度达到了光速,又会是一番什么样的景象呢?
根据爱因斯坦的相对论,速度越快的物体时间流逝得越慢,当一艘飞船的速度达到光速,那么对于飞船上的人来说,时间就停止了。1971年,科学家将四台原子钟放在飞机上,让飞机围绕赤道环球飞行;地面上留下一台原子钟作为标准钟,最后看飞机上四台原子钟和地面上原子钟的时间差异。结果表明,飞机上的原子钟时间比地面上的原子钟时间更慢,
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可能有朋友会问,如果人类达到了光速,会不会像科幻电影里那样回到过去或者穿越未来呢?
答案可能没有你想的那么简单。如果太空中的飞船达到了光速,那么你会发现飞船上的时间将不再流逝。但是对于地球上的人来说,无论飞船上的时间停止了多久,地面上的时间还是正常运行的。所以当你在太空飞船上度过了一年的光速旅行再回到地球后,你会发现地球上的时间已经过去了一年。也就是说,你穿越到了一年后的未来。

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