一艘无限加速的飞船,跨越145亿光年仅需多久?答案是:45年

原标题:一艘无限加速的飞船,跨越145亿光年仅需多久?答案是:45年

从远古时期开始,人类就对宇宙有着强烈的探索欲望,但因为科技水平的落后,这种探索欲望只能深深地埋藏在内心身处,无法得到宣泄和抒发。

时光荏苒,数千年的时间转瞬即逝,虽然人类文明每天都在发展和改变着,但不变的是对星空的向往和坚持。

在这种异样感情的推动下,一篇篇抒发情感的诗词跃然纸上,仿佛在诉说着那种夙愿无法达成的苦闷。

到了现代,数千年的积累终于结出成熟的果实,先进的科技水平不仅让人类的探索范围极大地拓宽,还将人类从小小的地球带入了浩瀚的宇宙空间,远古时期的梦想终于得以实现。

目前,人类常用的航天飞行运载工具是火箭,而每当看到火箭载着探测器或宇航员奔赴无垠宇宙时,很多人心中都会出现一个疑惑:如果燃料无限多,理论上航天器是可以无限加速的,那么在加速的过程中会有什么样的奇妙经历呢?

现在,假如我们将飞船的加速度设定为9.81米/平方秒,也就是和地球表面的重力加速度相同,那么随着飞船速度的不断提高,它的速度最终将无限接近光速,狭义相对论中提到的时间膨胀效应也会非常明显的作用在飞船上,如果有幸从地球的角度看这艘飞船就会发现,飞船周围的时间迅速缓慢,周围的空间极速缩小。

倘若我们的目的地是距离太阳1光年左右的奥尔特云,那么我们要考虑的不是需要多久才能到达,而是需要调转引擎喷头减速以免飞过了,毕竟它到地球的距离从天文学尺度上看实在太近了,乘坐这样的飞船大约只需要1年左右的时间。

当我们穿过厚厚的奥尔特云时,下一站将会是距离太阳系最近的恒星系统——半人马座,那里有着三颗恒星的踪迹,持续加速的飞船到那里只需要4年多的时间。

再比如我们要去往1000光年外的猎户座星云。可能刚看到1000光年这段极为遥远的距离就已经让你眼晕了,但你晕的或许有些早了,因为跨过这段漫长距离的时间并没有你想象中的那么长。

随着飞船越来越接近光速,从窗户中看到的景色会逐渐变得扭曲,飞船和目的地之间的距离也在不断地被压缩、拉进。

此时飞船上的乘客会觉得自己的时间仍然在正常的流逝,但如果有人此时从地球上观察的话就会发现,飞船内部所有人的动作已经变得非常缓慢,眨个眼或咧嘴笑这种原先瞬间就能完成的动作,现在需要几天的时间来完成。

当飞船成功抵达1000光年外的猎户座星云时,飞船内部计时装置显示的飞行时间应该是15年左右。

到达了猎户座星云,我们的下一个目的地将是银河系中心繁茂的区域,那里有数十亿颗恒星正围绕着一个超大型的黑洞旋转,如果运气够好我们或许还能看到黑洞吞噬恒星的惊人景象。

由于银河系中心距离太阳约2.5万光年,如此遥远的距离可能会让你觉得有生之年根本无法到达,但别为此担心,因为无限加速的飞船到那里仅仅需要20多年的时间。

将要和银河系发生“碰撞”的仙女座星系是本星系群中最大的星系,它的直径几乎是银河系的2倍,距离地球约250万光年。

如果飞船以1G的加速度飞行,即便是算上中途飞船减速的时间,到达那里也仅仅需要30多年,根本不必担心有生之年到不了那里。

250万光年的距离只需要30多年,那保持这个速度一直飞行下去最终会到哪里呢?若我们将可观测宇宙看作一个半径为460亿光年的球体,那么我们以1G(9.81米/平方秒)的加速度飞行22.5年,然而再花22.5年的时间减速所能到达的最远距离是——145亿光年。

更直观的说,倘若我们乘坐这样的飞船在宇宙中飞行45年,那么图中红色圈内的任意一个星系我们都能够到达。

值得一提的是,即便是以无限接近光速在宇宙中飞行,你也永远别想抵达宇宙“边缘”,因为在足够远的地方,其空间膨胀的速度已经超越了光速,那部分空间是人类永远无法探究的存在。

总的来说,亚光速飞行注定是一场无法回头的单程旅行,从飞船启动的那刻起,就意味着要和地球上所有熟悉的人和物永远的诀别,因为可能飞船上才过去了几年的时间,地球上却已经过了几万甚至几千万年,这就是时间膨胀效应所蕴含的奇妙和伤感,同时也是科学的魅力所在。

当然了,亚光速飞行现在仅仅停留在理论和幻想中,离它真正成为现实还有着许多近乎让人绝望的困难需要克服,比如飞船材料、内部维生系统以及最重要的燃料能源问题。

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发表于: 2021-01-14 08:02:06 AM
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