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宇宙這么大，天體之間的距離非常遙遠(yuǎn)，如果星際飛船的速度沒有達(dá)到宇宙最快的速度——光速，星辰大海的征程將是遙不可以及的。那么，我們在未來能否制造出光速飛船呢？ 從理論上來講，愛因斯坦的相對論直接禁止了光速飛船的存在。光速飛船是有靜質(zhì)量的，當(dāng)它的速度加速到光速時(shí)，動質(zhì)量和動能會趨于無窮大，這就需要無窮無盡的能量來支持，所以是不可能的。 在經(jīng)典物理學(xué)中，物體的動能只取決于速度，所以加速到光速，甚至超光速都沒問題。但在相對論中，質(zhì)增效應(yīng)使得這種情況不可能會發(fā)生。下圖是動質(zhì)量和速度和關(guān)系： 可以看到，靜質(zhì)量不為零的飛船無論怎么加速，光速始終是無法達(dá)到的速度上限。 但如果靜質(zhì)量為零，物體的速度只能是光速。因?yàn)閯淤|(zhì)量是存在的，根據(jù)高等數(shù)學(xué)中的0/0型不定式極限，既然動質(zhì)量公式中的分子為零，分母也必須為零，所以速度只能是光速。就目前所知，也只有光子和膠子沒有靜質(zhì)量，這兩種基本粒子始終以光速運(yùn)動。 由于相對論效應(yīng)，不要說把質(zhì)量巨大的飛船加速到光速是不可能的，就連質(zhì)量只有9.1×10^-31千克的電子都無法被粒子加速器加速到光速。目前為止，99.9999995%光速是電子被加速到的最快速度。 此前有報(bào)道稱，美國宇航局（NASA）計(jì)劃在21世紀(jì)中葉研發(fā)出最高速度能夠達(dá)到光速十分之一的飛船，并將其送往4光年之外的南門二。不過，這是一艘無人飛船，并且飛到南門二也要數(shù)十年的時(shí)間。 宇宙這么大，動輒幾千幾億光年，而速度和人類的壽命又是有限的，如果想要實(shí)現(xiàn)星際穿越，最為可行的方法可能是相對論所預(yù)言的蟲洞，這種特殊的時(shí)空通道可以把地球和宇宙中極為遙遠(yuǎn)的地方連接在一起。有了蟲洞，不需要飛過遙遠(yuǎn)的距離和耗費(fèi)漫長的時(shí)間，就能抵達(dá)宇宙的另一端。 |
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