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收起 導(dǎo)語 光速是目前人類已知的最快速度，但在宇宙尺度上，光速仍顯緩慢。 那么，如果有一天人類真的發(fā)明了一種能讓我們實(shí)現(xiàn)以每秒一光年的速度飛行的飛船，我們要到達(dá)宇宙邊緣，究竟需要多長時(shí)間? 
正如影視劇中有不少超光速飛船，從一個(gè)星系到另一個(gè)星系幾秒鐘的時(shí)間，然而，真實(shí)的情況又會(huì)怎樣呢? 又有哪些奇特和挑戰(zhàn)在這一過程中? 光速的緩慢。 光速是人類已知的最快速度。 每秒30萬多公里，地球到月球的距離約38萬公里，光從地球飛向月球僅需1秒多。 光從太陽飛向地球大約需要8分鐘。 光到達(dá)火星要差不多20分鐘的時(shí)間。 到了海王星，它需要大約4個(gè)多小時(shí)才能把光從太陽飛來的信息傳遞給人們。 到冥王星，光從太陽到這里的傳遞要花大約5個(gè)多小時(shí)的時(shí)間。 
太陽系的直徑大約300億公里，光飛過這樣極大的距離所需的時(shí)間令人難以理解，讓人感嘆宇宙的巨大、時(shí)間的悠久、光速的微小。 在星際空間，星球之間的距離更加遙遠(yuǎn)。 每秒30萬公里的速度要在太陽系內(nèi)飛行，是相當(dāng)快的了，光從地球飛向月球1秒鐘就能到;從地球飛向火星需要5分鐘;飛向冥王星也不過5個(gè)多小時(shí)。 
然而，再往外飛，光從太陽飛向最近的雙子座α星需要4個(gè)多年的時(shí)間;飛向我們銀河系中心要3萬多年;飛向最近的大型星系仙女座也要240萬年。 飛向最遠(yuǎn)的超星系團(tuán)，則需要大約160億年。 這些時(shí)間差，都是以光速為參照的。 換句話說，光飛到某處需要多久的時(shí)間，這個(gè)時(shí)間就是從宇宙的角度來看，那個(gè)位置距離觀察者有多遠(yuǎn)。 
光速都能飛到的地方，才能被人類看到。 光速之外的距離，我們看不到那里發(fā)生了什么，那里的星球是什么樣子，只能根據(jù)光和其他射電波來進(jìn)行模擬和猜測。 光從太陽飛至冥王星上，那是因?yàn)橼ね跣窃谔栂祪?nèi)，太陽系是沿著銀河系一起飛的巨大衛(wèi)星團(tuán)，光從陽系飛向冥王星只要5小時(shí)，是因?yàn)楣馑俦緛砭头浅？欤揖嚯x太短了。 
銀河系是非常大的，光從銀河系飛向外部星系需要數(shù)萬年，這是因?yàn)榫嚯x太遠(yuǎn)了，所以在行星際旅行中，光速才顯得這么緩慢。 如果人類真的發(fā)明了能讓人每秒飛數(shù)百萬公里的飛船，那么人類就能非常快的飛到太陽系邊緣，但飛到銀河系外，光速在那里同樣是無法捕獲更遙遠(yuǎn)星系的情報(bào)。 
那么，假如真有一天，人類創(chuàng)造了一艘飛船，能讓人每秒飛出100萬公里以上的速度，這樣的飛船飛行100年，距離我們會(huì)有多遠(yuǎn)? 
飛抵太陽系邊緣。 以每秒一光年的速度飛，也就是每秒30萬億多公里，每分鐘1800萬億多公里，每小時(shí)1.08億萬億多公里，一天25.92億萬億多公里，一年9400億萬億公里。 那么，100年下來，人類總共飛出100萬億公里，這個(gè)距離對(duì)于我們?nèi)祟悂碚f極其遙遠(yuǎn)，但放到宇宙距離上，那就是“零”了。 光速飛出100年，僅僅剛剛飛出太陽系的范圍。 太陽系直徑300億公里，要飛出太陽系，還有數(shù)十光年的距離，飛出太陽系的位置，離天狼星大概是8.2光年，離天蝎座大概是8.9光年，離大犬座比它們更近，大概是7.8光年。 
光速飛行100年的距離，僅僅能飛到離太陽系100倍的距離，離銀河系核心位置大約有30000光年的距離，離大型星系仙女座大約有2400萬光年的距離，離超星系團(tuán)大概有1600億光年的距離。 所以，飛抵太陽系邊緣，僅僅是一次漫長的旅程的開始。 而這還不是最難的，飛抵太陽系邊緣，飛船和乘客都會(huì)面臨許多未知的物理規(guī)律和挑戰(zhàn)。 
太陽系邊緣是一片空曠的星際空間，這里沒有任何的黑洞和恒星，也沒有任何的電磁場和引力性質(zhì)，這有著明顯的優(yōu)勢，飛船可以不再因?yàn)楹诙吹囊ν{而不斷偏離航向，乘客可以不再擔(dān)心被黑洞的引力吞噬。 在這里，飛船可以飛入任何方向，不需要擔(dān)心被恒星的引力牽引、不必?fù)?dān)心被恒星的光照射。 但這里也有著極大的劣勢，飛船若是出現(xiàn)故障，沒有任何星球可以為乘客提供光和能量，若是一不小心飛出太陽系，也和地球失去聯(lián)系，只能孤獨(dú)的飄蕩在無盡的星空中。 穿越黑洞奇點(diǎn)。 當(dāng)飛船飛出太陽系邊緣之后，就要面臨銀河系的巨大引力了。 銀河系是一個(gè)極其宏大的恒星系統(tǒng)，這里的恒星有上千億顆，而銀河系的直徑大約是15萬光年，一個(gè)極端的數(shù)據(jù)就能體現(xiàn)出銀河系的巨大。 
銀河系是由一個(gè)個(gè)恒星系統(tǒng)組成的，恒星系統(tǒng)都是圍繞銀河系的中心黑洞旋轉(zhuǎn)的。 黑洞是一種非常神秘的物體，它既有極大的引力，又能產(chǎn)生極強(qiáng)的黑洞輻射，光線和航天器進(jìn)入后都會(huì)被黑洞輻射吞噬。 而輻射飛出的粒子在黑洞外圍形成的光球，正是我們觀察黑洞的途徑。 黑洞范圍外的空間，黑洞的引力非常大，恒星系統(tǒng)、星系能夠被黑洞的引力吸引住，繞黑洞旋轉(zhuǎn)。 
黑洞的邊緣稱為“事件視界”，是一種類似于虛擬圍墻的物體，黑洞的邊緣外是虛擬圍墻內(nèi)的宇宙，黑洞中心是宇宙的奇點(diǎn)。 奇點(diǎn)是物理學(xué)上一種無法被理解的現(xiàn)象，它是物質(zhì)密度和引力無窮大的地方，也是物理定律無法適用的地方。 科學(xué)家認(rèn)為，黑洞吞下物體后，會(huì)把物體攪拌得粉碎，有可能會(huì)把粉碎的物體融合在一起，形成新的星球和新的恒星系統(tǒng)，也可能會(huì)把粉碎的物體吐出黑洞，甚至?xí)褧r(shí)間扭曲，讓物體退回過去。
黑洞奇點(diǎn)是我們無法想象和理解的地方，進(jìn)入黑洞的物體，有可能會(huì)被粉碎，有可能會(huì)被打亂時(shí)間順序，也可能不會(huì)有任何事情發(fā)生，但可能性比較低。 按照黑洞理論，物體進(jìn)入黑洞的過程中，有可能會(huì)被加速到超光速，這樣就可以讓飛船穿過黑洞，到達(dá)黑洞另一端的位置，理論上可以實(shí)現(xiàn)穿越時(shí)空的目的，但現(xiàn)實(shí)中，黑洞的輻射會(huì)將物體和光同化，所以，除了黑洞，人類無法實(shí)現(xiàn)穿越時(shí)空的目的。
飛船離開太陽系邊緣，飛向銀河系中心，要飛出太空，離開太空，進(jìn)入黑洞的奇點(diǎn)，這是人類無法完成的使命，所以，只能按部就班的飛行。 飛船受黑洞系統(tǒng)的引力，緩慢的飛行，但也不用擔(dān)心撞黑洞，黑洞只在它的范圍內(nèi)有著巨大的引力，而恒星則會(huì)受黑洞的引力扯成碎片，然后被吸入黑洞系統(tǒng)的循環(huán)中，所以，飛船只要不離開黑洞系統(tǒng)的范圍，黑洞就無法受到，飛船也不會(huì)受到黑洞的引力影響。 飛船飛行100萬光年，才能飛出銀河系，飛抵恒星外圍的空間，這里有著無數(shù)恒星系統(tǒng)和星系群，它們圍繞在宇宙的茫茫空間中，飛船此時(shí)，真正感受到宇宙的廣闊和美麗，同時(shí)還有危險(xiǎn)。
無限膨脹。 在愛因斯坦的時(shí)空理論中，他認(rèn)為宇宙的空間是四維的，由三維空間和一維時(shí)間組成，宇宙的時(shí)間是無限的，宇宙的空間則是無限的無限。 這也就是說，宇宙是無限廣的，無限長的，無限寬的，無限高的，還有著無限的時(shí)間。 這樣一來，宇宙就是無限無限的范圍，是我們無法想象和理解的范圍。 根據(jù)宇宙膨脹理論，宇宙是在大爆炸的早期產(chǎn)生的，大爆炸的早期是一個(gè)萬物極小的時(shí)期，這時(shí)宇宙非常熱，內(nèi)部的物質(zhì)和能量非常多，宇宙非常密集，所有的能量和物質(zhì)都集中在一起。
在這種情況下，宇宙中的時(shí)間是停滯的，宇宙的空間則是停滯的，因?yàn)闊o論宇宙的時(shí)間和空間進(jìn)行怎樣的變化，變化后的宇宙都還是原來的宇宙。 宇宙接下來發(fā)生的，就是宇宙的膨脹，宇宙在大爆炸之后，產(chǎn)生了氣體，這些氣體最先形成原子，原子再形成分子，分子再形成恒星，恒星再形成星系，星系再形成星系團(tuán)，以此類推，最終形成宇宙模樣。 在這個(gè)過程中，宇宙時(shí)間在逐漸的流逝，宇宙空間在逐漸的膨脹，宇宙的空間膨脹是無法停下來的，宇宙的膨脹是由暗能量推動(dòng)的，暗能量是一種神秘而又強(qiáng)大的物質(zhì)，它始終按照大爆炸的思路，推動(dòng)著宇宙的空間膨脹。 宇宙的膨脹是有規(guī)律的，哈勃定律是解釋宇宙膨脹的定律，哈勃定律表面，宇宙的膨脹速度與宇宙的距離成正比，這個(gè)比例是哈勃常數(shù)，是人類用來測量宇宙膨脹速度的常數(shù)。
哈勃常數(shù)被測量出來后，人類對(duì)宇宙的膨脹速度有了新的認(rèn)識(shí)，宇宙的膨脹速度越來越大，宇宙膨脹的范圍也在不斷的擴(kuò)大，哈勃定律解釋了宇宙膨脹的機(jī)理，也為人類理解宇宙的奧秘帶來了新的思路。 宇宙的膨脹速度可以用哈勃常數(shù)來表示，哈勃常數(shù)是人類用來測量宇宙膨脹速度的常數(shù)，它的值是70千米每秒每兆秒。
哈勃常數(shù)的測量需要用到宇宙射線和紅移的技術(shù)，人類開發(fā)出這種技術(shù)后，才能對(duì)宇宙膨脹速度進(jìn)行更加準(zhǔn)確的測量。 哈勃常數(shù)被測量出來后，科學(xué)家們對(duì)宇宙膨脹速度有了更深刻的認(rèn)識(shí)，首先它證明了宇宙膨脹的事實(shí)，同時(shí)也證明了暗能量的存在，哈勃常數(shù)測出來的值，是70千米每秒每兆秒，這個(gè)數(shù)值能夠比較好的解釋銀河系的運(yùn)動(dòng)速度和星系的運(yùn)動(dòng)速度，就算存在一定誤差，也不會(huì)影響宇宙膨脹的事實(shí)。 |
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