如果用2083倍的超光速來穿越銀河需要多少年？2019年，前美國宇航局（NASA）科學家詹姆斯·奧多諾用軟件模擬了人造飛船在超光速下的飛行動畫。根據動畫顯示，當超光速達到2083倍時，我們想要穿越銀河仍然需要96年，對此他感到絕望。

超光速模擬動畫

在動畫中，扭曲因子1表示光速1倍，當扭曲因子達到9.99最高值時，則表示光速2140倍。動畫測試了飛船在不同等級的超光速下，飛行至冥王星與比鄰星需要花費的時間。

冥王星距離我們的距離大約為59公里。當飛船速度為1倍光速時，飛船幾乎停止不動，到達冥王星需要5個多小時，而到達比鄰星則需要4年3個月。

當扭曲因子加到5時，飛船的速度增加至213倍超光速，此時到達冥王星需要1分30秒，而到達比鄰星還需要一周。當扭曲因子增加至9.9時，飛船速度達到2083倍超光速，此時越過冥王星需要10秒，而要到比鄰星星系仍然需要18個小時。

而有著2000-4000億顆的銀河系，直徑為20萬光年，如果飛船以2083倍超光速來超越銀河系，那么至少需要96年的時間。這意味著，在超光速下，人類即便有一生的時間，也難以穿越銀河系。

而在這樣浩瀚的宇宙中，銀河系也只是其中一支，在大到幾乎看不到邊際的宇宙，連超光速都顯得如此慢。

實際上，我們目前最快的速度也只能接近光速，要到達2083倍超光速，不知道還需要科學家經過多長時間才能達到，而即便我們真的到達那個速度，似乎對于宇宙來說也是微不足道。

超光速到底是個什么樣的速度？人類能不能達到這個速度？現在人類能夠達到的速度又是多少？等等一系列的問題，本文將為大家一一解答。

超光速是一種什么樣的速度？

超光速顧名思義就是超越光的速度，也就是要大于光在真空中傳播的速度。我們先來了解一下光速。

人類可以達到光速嗎

光速是目前人類發現的最快的速度，可以達到299,792,458 m/s。我們所說的光年就是指光在宇宙真空中直線行駛的距離。一光年大概可以換算為9,460,730,472,580公里，這是一個什么概念？

這樣來說，如果以我們開車的速度達到300公里/小時（當然我們平時肯定不能達到這個速度）。用這樣的速度跑完這段路程，我們需要花費的時間大概是360萬年。

那我們人類現有的技術，能夠達到光速嗎？當物體的速度達到光速的四分之一時，物體的質量和速度成正比，也就是說，物體的質量會隨著速度的增大而增大。

如果我們想要接近光速，那么物體的質量也會趨近于無窮大，因此有質量的物體要達到光速的可能性幾乎為零。

在宇宙中能以光速行進的，就是靜止質量為零的光子。不過，人類現在的技術在不斷地突破和發展。

目前人類建造的大型粒子對撞機，可以將粒子加速到接近光速，可以達到299,792,455m/s的極限速度，比真空中的光速慢0.000001%。

看到這個差值是不是覺得人類達到光速或者超越光速也就是再加一把勁的事了？實際上可沒有看起來那么簡單。

因為就連在黑洞中的宇宙射線的速度也比光速低，它的極限速度可以達到299,792,457.9999999999999992m/s，和光速相比僅僅只差0.0000000000000008m/s。

所以以人類現有的技術，想要達到光速都難于上青天。不過即便很難，人類也未曾想過放棄，甚至還提出了超光速的概念，如果我們繞開愛因斯坦光速極限的規則，那么人類也有可能達到超光速。

目前人類可以達到的速度

由于我們探索宇宙的距離實在是太過遙遠，因此人類一直在致力于突破現有的最高速度。

人類在大氣層中速度最快的飛機，是美國NASA利用超音速沖壓發動機制造的X-43A超高音速無人偵察機。

2004年，經過改裝的B-52轟炸機搭載飛馬座火箭沖上了12000米的高空，并將其發射出去。此時火箭加速到了音速，隨后火箭發射出X-43A偵察機。在最后的沖刺階段，偵察機打洞了9.8馬赫的速度，相當于11000公里/小時。

如果使用這樣的速度在國內旅游，那么只需要6分鐘就可以從北京飛到上海，只需要4分鐘，就可以從上海飛到臺北。

而歷史上載人飛船速度最快的，是美國的阿波羅10號載人飛船。1969年，阿波羅10號執行完任務后，從月球返回地球。在返回大氣層的時候，飛船速度加速到了4萬公里/小時，也就是11000m/s。

1977年由，美國NASA研制的無人外太陽系空間探測器——旅行者1號，已經飛行了大約216億公里，是人類目前飛行距離最遠的飛行器。

它的飛行速度目前估算為25000m/s，也就是90,000公里/小時。如果按照它現在的飛行速度，能夠一直飛行下去，那么穿越銀河系應該是在25億年以后了。

2018年美國NASA像太陽發射了“帕克”太陽探測器，這是人類“首次”直接觸摸太陽。“帕克”太陽探測器在接近太陽時，速度最高可以達到109,000m/s，大約是392公里/小時。

“帕克”太陽探測器是人類目前速度最快的飛行器，但其速度只達到了光速的0.0003%。

人類目前可以達到的最高速度相比于光速還是差太多，盡管我們前文提到的大型粒子對撞機的速度可以接近光速，但人類想要實現在星際遨游的夢想，還是需要達到超光速才有可能。

如何實現超光速旅行

如果愛因斯坦的光速極限理論成立，那么我們要實現超光速就很難。但是如果我們繞開這個規則呢？

愛因斯坦曾說過，時空可以扭曲。當我們的宇宙飛船與周圍的空間是相對靜止時，如果我們將宇宙飛船前面的空間進行壓縮，讓后方的空間進行膨脹。那么就可以利用空間的曲率，讓宇宙飛船以超光速向前行進。

這種曲相推進的系統類似于《星際迷航》中的曲速引擎，在1994年，由物理學家米蓋爾阿爾庫比雷（ Miguel Alcubierre）首次提出。他根據廣義相對論推導出“阿庫別瑞度規”，這個時空度規允許飛船以波動方式延展空間，從而為曲速引擎提供了科學理論基礎。

時空彎曲可以使得物體以超光速旅行，并且保持在一條類世界線上。當空間扭曲得越厲害，宇宙飛船行駛的速度越快。

研究人員將曲速引擎劃分為若干個等級，等級數與速度成正比。根據計算，1級曲速引擎可以達到光速，2級曲速引擎可以達到10倍光速，當曲速引擎達到9.9級時，可以達到3053倍光速。

我們前文提到的詹姆斯·奧多諾，通過扭曲因子進行模擬超光速動畫的原理是一樣的。不過其數據可能也在經過科學家們的不斷計算而有所變化。

以現在解釋的這個曲速引擎來看，如果以3053倍光速穿越銀河至少需要32.8年，而要到達遠在254萬光年的仙女座星系就需要832年。

如果我們將宇宙縮小來看，可以看到其就像我們的大腦神經一樣，密布著各類星系，星云等。而仙女座星系與銀河系相鄰，它和銀河系、三角星系等50個星系組成了“本星系群”。

“本星系群”又與臨近的大約100個星系團組成更大的“室女座超星系團”。其又與“孔雀-印第安超星系團”和“長蛇-半人馬座超星系團”組成龐大的“拉尼亞凱亞超星系團”，它的直徑達到5.2億光年。

如果以3052倍超光速飛行，需要差不多17萬年時間才能飛出“拉尼亞凱亞超星系團”。

而我們目前可以觀測到的宇宙，直徑高達930億光年。無法想象，我們要遨游宇宙會有多么困難，科學家對超光速感到絕望也是情有可原了。

蟲洞穿梭

蟲洞最早也是由愛因斯坦提出，他當時預言宇宙中還存在黑洞、引力波和蟲洞等等。如今科學家已經陸續在宇宙中發現了黑洞和引力波，但對蟲洞的存在還沒有證據表明。

根據科學家的說法，蟲洞是彎曲時空中連接兩個地點的捷徑，就像我們的時空隧道一樣，可以用比光速還快的速度從A地到B地。

如果要開一個蟲洞就需要改變時空的拓撲結構，在量子引力論中可以實現。不過要開蟲洞就需要滿足這個區域內是負能量，此前有科學家建議可以在大尺度上利用Casimir效應或者宇宙弦來產生負能量。

但是這些建議有些不切實際，因為產生的負能量可能無法按照原本設想的形式存在，也就無法形成蟲洞。而且科學家還認為蟲洞就算存在也具有不穩定性，因此要利用蟲洞來實現超光速旅行還有待研究。

量子糾纏

量子糾纏可以說是鬼魅般的存在，連愛因斯坦都因其頭痛不已。在量子世界中，兩個伴生的粒子處在一個不確定的糾纏狀態，不管它們相隔多遠，當其中一個粒子受到影響，另一個粒子也會受到影響，兩個粒子之間的傳輸速度遠遠超過光速。

如果我們能夠將量子糾纏運用到穿梭宇宙中，那么就可以實現超光速旅行。不過要證明量子糾纏的正確性還需要科學家進行反復的實驗和研究，相信在未來的某一天我們就會利用量子糾纏實現遨游宇宙的夢想。

宇宙中的超光速現象

雖然我們現在的技術無法達到超光速，但是宇宙中卻存在著很多超光速的現象。

1934年前蘇聯物理學家帕維爾·阿列克謝耶維奇·切倫科夫發現一種超光速的電磁輻射，它在介質中的速度（水中為0.75c）小于真空光速。而核反應堆中的粒子在水中可以超過光速，于是這種電磁輻射被命名為切倫科夫輻射。

1969年，J. GUBBAY等人就在《自然》上發表論文，表示他們觀測到3C 273噴流的速度超越光速。這一結論在1981年得到證實。有研究團隊對比了1977年和1980年3C 273噴流的照片，發現其速度是光速的9.6倍。

此外一直以來我們都認為宇宙爆炸是源于一個奇點，而我們的宇宙從誕生至今一直處于不斷膨脹的狀態，并且其膨脹速度還在增加。據科學家觀測，宇宙誕生之初的膨脹速度可以達到一秒一光年的范圍。

在龐大的宇宙中，還存在著許多超光速的現象。以人類現有的技術可能要實現超光速還是有點困難。但盡管如此，我們探索宇宙的腳步也不會因此而停滯。相信總有一天，我們會發明出超光速的飛行器，去更廣闊的宇宙中探索。

標簽：