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真空中的光以每秒299792458米的速度在地球上執行,這種速度可以說是相當快了,但是如果我們將光速放到宇宙的廣袤之中,情況就完全不同了。詳細情況如何?舉例來說,銀河系擁有幾千億顆恆星,幾乎每顆恆星都有自己的行星系統,即使是最接近我們的恆星,也要以光速飛行,到達地球也要經過大約4.22年。
如果我們想要飛得更遠一點,那將需要更長的時間,比如,以光速離開銀河系,我們需要10多萬年,而以光速到達銀河系鄰域仙女座星系,則需要200多萬年。更為令人沮喪的是,這一範圍在可觀察到的宇宙中只能算滄海一粟,因為整個可觀察到的宇宙直徑高達930億光年。
這看起來似乎是,如果人類不能達到超光速飛行,他們將很可能被困在宇宙的極小範圍內。很遺憾,我們的物理系統已經清楚地表明,任何具有靜止質量的物質,都不能超過光速。事實的確如此,在過去的幾天裡,我們從來沒有觀察到過任何可以證實的超光速,這使我們不得不思考,如果人類永遠不能達到超光速飛行會發生什麼?
對於這個問題,實際上愛因斯坦已經指明瞭方向,他在廣義相對論中指出,時空不是絕對的,它可以被扭曲。值得注意的是,儘管愛因斯坦的這一理論看起來很反直覺,但科學家們早就證實了這一點,即時空扭曲現象是真實存在的,未來的人類完全可以透過扭曲時空來完成跨越星際的夢想,即使永遠無法實現超光速飛行,人類仍有其他辦法飛越宇宙。
想象一下,對於一張紙上的兩個點,從一個點到另一個點的最快方式是什麼?一般的答案是走一條直線,但是有一種更快的方法,就是把紙直接折起來,把兩個點連在一起,同樣地,我們也可以利用時空扭曲的現象來跨越很遠的距離。
因此,未來的人類應該採取什麼方式來實現他們馳騁宇宙的夢想呢?作者認為,利用黑洞是最可行的方法。按照愛因斯坦的相關理論,引力的本質實際上就是時空扭曲,在同一範圍內,物體的引力越大,它扭曲空間的能力越強,而黑洞的中心則是一個體積無限小,密度無限大的“奇點”,因此時空在這裡被扭曲到極致,把兩個距離很遠的時空連在一起。
所以可以說,只要未來的人類掌握了穿越黑洞的方法,短時間內就能遠行,而且這種方法比傳說中的超光速更快。但是,這個問題還有待解決,黑洞的引力強大到連光都不能逃逸,未來的人類如何才能安全地穿越黑洞?
實際上,黑洞並非一成不變,理論上,每個黑洞都應該有一個旋轉現象,早在1962年,物理學家羅伊·克爾(Roy Kerr)就從愛因斯坦場方程推匯出來,如果某個黑洞的旋轉速度達到一定程度,我們就可以透過這個黑洞。
簡單地說,這類黑洞被稱為“克爾黑洞”,因為“克爾黑洞”具有極高的自轉速度,因此在這類黑洞內部存在著巨大的“離心力”(注:“離心力”是一種假設的力量,實際上是物體慣性的表現),它將與黑洞“奇點”的引力相互抵消,從而在“克爾黑洞”內部形成一個穩定的環狀區域——“奇異環”。
羅伊.克爾指出,當一個物體進入“克爾黑洞”的“奇異環”後,並沒有被黑洞的引力撕扯,如果該物體有足夠的動力(或速度),它就能穿過“克爾黑洞”。
於是問題就出現了,星系中究竟是否存在“克爾黑洞”?
根據對銀河系中紅矮星(這顆恆星的年齡高達萬億年)和放射性元素的測定,科學家們推測,銀河系在130多億年前就誕生了。研究人員認為,銀河系早期的大質量恆星已經消亡很久了(它們的質量越大,壽命越短),而這些大質量恆星消亡後,黑洞可能就會形成。
以前,科學家們曾估計銀河系中至少存在10萬個黑洞,但就在前不久(2020年5月6日),他們在距我們只有1000光年遠的地方發現了一個黑洞,這大大增加了黑洞在星系中出現的可能性,因此許多科學家據此認為銀河系中至少存在100萬個黑洞。
鑑於形成“克爾黑洞”的條件並不苛刻,我們樂觀地認為,在這樣一個巨大的黑洞內部,很有可能存在“史爾黑洞”。所以可以說,即使永遠不能實現超光速飛行,人類仍有其他方式在宇宙中馳騁,畢竟黑洞確實存在,只要人類的技術發展到一定程度,就可以將黑洞收歸己用。
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