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太阳系的邻居比邻星,距离43光年,曲 [复制链接]

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在一个晴朗的夜晚,通过肉眼来观察天空,我们最多可以看到颗恒星,这些恒星和地球的距离都超过了光年,但是,倘若放在银河系这个大的系统之中,他们又是太阳系的近邻,银河系的直径超过了10万光年,而我们肉眼可以看到的恒星不过光年之内。银河系的恒星总数超过亿颗以上。

在银河系中如此众多的恒星中,距离太阳最近的一颗恒星是比邻星,它距离地球大概4.3光年,这个距离放在银河系是一个小距离,如邻居一般。但放在地球上,就是一个遥不可及的数字。实现星际间的航行,第一个小目标就是实现对比邻星的星际航行

三体系统邻居

比邻星是距离太阳系4.3光年,围绕半人马座α星A/B旋转,半人马座α星A与B是互相围绕对方来来旋转,它们绕行一周的时间是80年。三颗恒星共同构成一个三体的系统。而比邻星环绕半人马座α星A/B公转一圈的时间高达54.7万年。

半人马座α星A与B的质量和太阳相差不大,其中a发*光,b发橙色光。这个是三星系统诞生于65亿年前,比太阳系要早好多。而比邻星的就比半人马座α星A/B小很多,只有木星的1.5倍大小,光度也只有太阳的0.2倍。

这个三体星系,也成为了许多科幻小说的传作源泉。

光速旅行不现实

如果理论上,人类研制出了光速的飞船,太阳系距离比邻星系的距离是4.3光年,乘坐光速飞船前往,那么要多长时间呢?

这就需要用到爱因斯坦的狭义相对论-尺缩钟慢效应。当一个物体接近光速的时候,这个物体周围的时间会减慢,空间缩小;直到物体的速度等于光速的额时候,神奇的现象就发生了,时间停止了,空间也会成为一个点。所以,在光速的飞船上,时间就变得静止了,4.3光年的距离感觉不过一瞬间,而在地球上,则过了4万年。

这个方法不错,但是也存在一个问题,就是时间不对等,飞船上一瞬间就到了,但是地球上已经过了万年,而且,这种飞行是单行的,无法做到时间的逆转。这样的话,对于地球上的人来讲,这就是不仅仅是一个星际航行,也是一场未来的旅行。

曲率航行

按照狭义相对论,没有任何一种静止质量的物体可以达到光速,而当速度无限接近光速的额时候,质量也会不断增大。人类使用最强的加速器,欧洲强子对撞机也只能加速到光速的99.%左右,质量才增加了倍左右。

那么,是否宇宙的最高速度被封印成了光速?爱因斯坦还有一个理论,那就是广义相对论,广义相对论的一个理论认为,空间的膨胀速度不受光速的影响。

空间是一个可变形的结构,可以膨胀、弯曲和压缩。通过压缩飞行器前方的空间,拉伸后方的空间,飞行器在空间的一拉一伸之间实现光速的飞行。由于飞船和空间之间存在着相对速度,这种飞行依然遵照着下一相对论,最高速度依然达不到光速,只能接近光速,这也是三体中的曲率飞行。

只有消除飞船和空间之间的相对速度,才能摆脱相依相对论,如何做呢?这就需要飞船的外面包裹一层弯曲的空间,这种弯曲的空间被称作曲率泡,由于曲率泡将飞船和外部空间隔离,飞船相对于曲率泡就是静止的,而广义相对论中所认为的空间的相对运动可以摆脱光速的限制,于是,控制飞船前后空间的拉伸,就可以实现超光速的飞行。一些科学家认为最高可以实现10倍速的光速飞行。

这种方法理论上是可行的,但是也存在一个问题,压缩宇宙空间需要非常大的能量,太阳系中能量最大的太阳,但是,在人类看来,如此能量巨大的太阳,也只把周围的空间扭曲了分之一度,这种空间扭曲远远达不到曲率航行。而且,将空间弯曲,飞船将处在一个强大引力的引力场之中,这种引力的大小甚至达到了黑洞边界的引力,而黑洞边界的引力甚至能将原子撕碎,何况由原子组成的分子呢?材料也是一个巨大的难题。

对于能量问题,可以通过负物质产生负能量,而负能量是巨大的。但是,对于飞船的材料,暂时也没有合适的。所以,实现超光速的星际航行并不是短时间内能够完成的,这往往需要许多个世纪的理论和技术的积累。

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