假如乘坐飞船以10亿倍光速一直飞行,最终能到达宇宙边界吗?
在探讨宇宙旅行的极限之前,先来点科普。
一、首先,咱们不讨论那些超越科学理论的飞船速度。
科学界目前普遍认同,光速无法被超越,任何试图突破这一极限的尝试都是不切实际的。那些说可以随意超越光速的说法,无异于误导大众。众所周知,根据相对论,光速不变原理是宇宙的一个基本法则,即光在真空中的速度是恒定的,不会因观察者的运动状态而改变。不存在某一特殊参考系,在这个参考系中所有物体的速度都比光速快。
这个原理暗示,不论你如何移动,光速相对于你来说总是恒定的。这并不是因为存在一个绝对静止的参考系,而是因为这是一个相对的恒定,类似“水涨船高”。从另一个角度来看,不管你以多快的速度移动,光速始终领先,它成为物质运动的上限。
二、关于光速无法被超越的讨论。
虽然有人反对相对论,并拒绝接受光速无法被超越的结论,但他们的反对往往基于心理上的逆反或好奇。他们或许会说:“你说光速是最快,我不信。”或者他们可能因为对宇宙的庞大规模感到困惑,因此认为必定存在超光速现象。
他们的这种想法可能来自于科幻作品中常见的超光速旅行,或者他们自身的想象。然而,这些人并未真正理解相对论和光速不变原理的核心。实际上,光速是极快的,你无法想象任何比它更快的速度,即便是十亿倍光速,对于光来说,它依然是光速。这进一步证明了光速不变原理的正确性,你不可能达到十亿倍光速,但这个例子只是为了说明光速的独特性。
三、即便如此,无需超光速,近光速的速度就足以穿越宇宙。
光速还有一个特性,就是光没有时间。无论距离多远,光都能瞬时到达。以我们所在的宇宙为例,直径约为930亿光年,光能够瞬时穿越整个宇宙。
即便我们不能达到光速,只要能达到其99.9999%的速度,穿越宇宙也花不了多少时间。你能说光速不够快吗?
现在来正式回答您的问题。
1、首先,你无法朝一个固定方向飞行。其次,即便可以,你也到不了宇宙的边界。
根据广义相对论,宇宙的时空是弯曲的,不存在直线,所有的轨迹都是沿着弯曲时空的“测地线”。宇宙的形状可能是开放式的马鞍形或平面,也可能是封闭的球形,目前还没有定论。如果是封闭的球形,那么朝一个方向飞行的飞船最终会返回出发点——地球。
如果是开放式的马鞍形或平面,飞船则无法到达宇宙的边界,因为你永远看不到宇宙的边缘,因此不存在穿越宇宙边界的问题。实际上,即使是封闭的宇宙也没有边界,因为宇宙的定义包括了所有的时空,所有的时空都在宇宙之中,没有“之外”的空间,因此没有所谓的边界。
没有边界,自然也就不存在“界”,因为界是区分不同空间区域的界限,而这个前提是界内界外都存在空间。既然宇宙之外没有空间,那么“边界”又从何谈起?所以,无论朝哪个方向飞,你都无法到达边界。
2、宇宙没有中心、没有边界,反之,每个地方都是边界,每个地方都是中心。
图片科学家认为,我们现在所知的宇宙仅仅是可观测宇宙,其以地球为中心,半径约465亿光年。由于宇宙的年龄约为138.2亿年,一些天体发出的光还未到达地球,因此可观测宇宙的范围还将随着时间的推移而扩大。
而某些天体的光则可能永远无法到达地球,因为远离我们的星系所在的空间正在以超光速膨胀(空间是光运动的场所,不被光速不变原则所限)。实际的宇宙比可观测宇宙要大得多。
宇宙并不以地球为中心,它没有中心,它是一个具有时间维度的动态膨胀的四维时空。宇宙没有边界,没有中心,但每个地方都是边界,每个地方都是中心。宇宙可能比我们想象的更大,也可能更小,我们只能通过最先进的望远镜观察到数百亿光年外的天体发出的星光,从而感知宇宙的辽阔。但你有没有想过,宇宙可能并不像我们想象的那么大,我们所看到的可能只是宇宙的重复反射图像,因为宇宙时空是弯曲的。
可能宇宙的形状就像一个面包圈,所有的星系分布在一个有限大小的面包圈上,沿着它无限延伸,没有起点也没有终点,所以说宇宙是没有边界的,没有中心的。但即便如此,人们还是希望能找到宇宙的边界去看一看,却不知道其实自己就站在“边界”上。我们每天都在“穿越边界”,但这个过程中几乎不会发生什么特别的事情。