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人類如何超越光速?太陽(yáng)帆的秘訣.人造物速度小考

時(shí)間:2023-05-03 21:57:28    來(lái)源:科普中國(guó)網(wǎng)    

有沒(méi)有物體用百分之一光速旅行


(相關(guān)資料圖)

太陽(yáng)光到地球只用了8分鐘

有沒(méi)有物體用百分之一光速旅行(安那達(dá)14歲,印度喀什米爾 賈木)

光非??欤聦?shí)上它是最快的,宇宙上沒(méi)東西快過(guò)光,這是條定理。光旅行在每秒18600英里(每秒300000千米),從地球到月球只有一秒。光從洛杉磯到紐約只是一順眼的故事。

百分之一好像聽(tīng)上去不多,但對(duì)于光,那確實(shí)快。

帕克太陽(yáng)探測(cè)器,在藝術(shù)家的概念圖里,是人類最快的飛行器,靠太陽(yáng)重力生存合0.05%的光速。(NASA約翰霍普金斯大學(xué)史蒂夫高麗本)

那些最快的東西

子彈可以飛2600英里每小時(shí),(4200千米),是音速的三倍。最快的是美宇宙X3噴氣飛機(jī),7000英里每小時(shí)(11200公里每小時(shí))。這聽(tīng)起來(lái)有點(diǎn)不可思議,但也只是光速百分之0.001而已。

最快的人造物可能是宇宙飛行器,火箭能脫離地球重力,可到達(dá)25000英里每小時(shí)(40000千米每小時(shí))。人造飛船最快的是帕克太陽(yáng)探測(cè)器。它2018年從地球出發(fā)。它穿過(guò)太陽(yáng)炙熱的大氣層,利用太陽(yáng)引力,答道330000英里每小時(shí)(535000千米每小時(shí))。這真是及其的快。

為啥到達(dá)光速的百分之一也會(huì)很難

是什么限制了人類達(dá)到光速的百分之一呢?答案一句話:能源。任何物體因?yàn)槲灰贫哂械哪?。物理學(xué)家稱為動(dòng)能。越快就要越增加動(dòng)能。越快的動(dòng)能就越需要速度。有些東西走兩邊。有些東西走三遍,依次累退。

舉個(gè)例子,一個(gè)110磅(50千克)如果到達(dá)光束會(huì)值得200百萬(wàn)焦耳(大致測(cè)量一下)。這樣要小號(hào)2百萬(wàn)人一天在。

太陽(yáng)帆,在藝術(shù)家概念圖里的伊卡魯斯號(hào)飛船能到光束的十分之一。

(安德扎爾,維基共享)

我們能跑多快

如果我們能達(dá)到光速的百分之一,這也意味著消耗著巨大的能量。是不是能讓人類更快?

是的!但是工程師必須描繪用新方法測(cè)量在空間里的所有移動(dòng)事物。所有火箭,甚至是Space X和藍(lán)色起源號(hào)?;鸺剂虾推?yán)锏挠刑觳畹貏e。燃燒汽油是很無(wú)效的。另外一些推進(jìn)飛船的方法,不是用電就是用磁力。核分裂和太陽(yáng)比化學(xué)來(lái)的有效。

科學(xué)家研究了很多方法去變快,甚至是曲翹驅(qū)動(dòng)。在《星球大戰(zhàn)》中可以看到聲比光快的那種。

有一種確定非??斓姆椒ň褪抢锰?yáng)帆。這是一大而薄塑料,黏在飛行器上,如此設(shè)計(jì)可讓太陽(yáng)推動(dòng)他們,像一個(gè)正常的帆船。一些太陽(yáng)飛船通常使用太陽(yáng)帆工作,科學(xué)家認(rèn)為太陽(yáng)帆可使光速到達(dá)光的百分之10

當(dāng)人類不局限達(dá)到光速,我沒(méi)讓你就能星際旅行。

好奇心讓年齡沒(méi)有限制-成人,讓我們知道你有好奇心。我們不能解答所有問(wèn)題,但是我們能做到最好。

亞利桑那大學(xué)是在亞利桑那大學(xué)圖森市。依據(jù)十三世紀(jì)土地法于1885年所建。是亞利桑那地區(qū)第一所大學(xué)。

相關(guān)知識(shí)

光速,指光在真空中的速率,是一個(gè)物理常數(shù),一般記作c,精確值為299792458m/s(有時(shí)會(huì)取為3.00×108 m/s)。這一數(shù)值之所以是精確值,是因?yàn)槊椎亩x本身就是基于光速和國(guó)際時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)的[1],任何對(duì)光速更精確的測(cè)定,都不會(huì)改變光速的精確值,相反地,將會(huì)使得人們對(duì)一米和一秒的定義更為精確。

根據(jù)狹義相對(duì)論,光速是宇宙中所有的物質(zhì)運(yùn)動(dòng)、信息傳播的速度上限,也是所有無(wú)質(zhì)量粒子及對(duì)應(yīng)的場(chǎng)波動(dòng)在真空中運(yùn)行的速度。這一速度獨(dú)立于射源運(yùn)動(dòng)以及觀測(cè)者所身處的慣性參考系。

超光速(英語(yǔ):Faster-Than-Light, FTL或稱Superluminal)是一種速度比光速還快的概念,源自于相對(duì)論中對(duì)于定域物體不可能超過(guò)真空中光速的推論限制,真空中的光速成為大多數(shù)場(chǎng)合下速率的上限值。在此之前,牛頓的經(jīng)典力學(xué)并未對(duì)超光速的速度作出限制,而在相對(duì)論中,運(yùn)動(dòng)速度與物體的其它性質(zhì),如質(zhì)量甚至它所在參考系的時(shí)間流易等密切相關(guān)。

速度低于(真空中)光速的物體如果要加速至光速,其質(zhì)量會(huì)增長(zhǎng)到無(wú)窮大因而需要無(wú)窮大的能量,而且它所感受到的時(shí)間流甚至?xí)氐淄V梗ㄈ绻^(guò)光速則可能會(huì)出現(xiàn)“時(shí)間倒流”),所以理論上來(lái)說(shuō)達(dá)到或超過(guò)光速是不可能的(至于光子,由于它在真空中永遠(yuǎn)處于光速c,而不是從低于光速增加到光速)。但也因此使得人們對(duì)于一些疑似超光速的物理現(xiàn)象特別感興趣。相對(duì)論出現(xiàn)后,超光速的意義出現(xiàn)在兩個(gè)領(lǐng)域,一個(gè)是物理上的(包括理論物理和實(shí)驗(yàn)物理)以及天文學(xué)觀測(cè)方面,另一個(gè)是科幻方面。

BY: Chris Impey

FY: 徐自立

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