宇宙膨胀与超光速探索：从爱因斯坦相对论到可观测宇宙边缘的挑战

自20世纪初天文学家发现宇宙膨胀以来，已经过去100多年了。可观测宇宙的膨胀速度已被证明越来越快。可观测宇宙的直径也已精确到930亿光年，年龄为138.2亿岁。年。

直径930亿光年，半径465亿光年，人类很难想象，因为它的规模之大，超出了人脑的思维范围。

看来，如果从地球以每秒30万公里的速度出发，不间断地飞行465亿光年，就可以到达可观测宇宙的边缘。然而，由于宇宙本身的超光速膨胀，你永远无法到达宇宙。边缘化，除非你能飞得比光速更快并且超过宇宙的膨胀。

那么超光速可能吗？

爱因斯坦的狭义相对论认为，有质量的物体在加速过程中，其质量会不断增加。最终，质量在达到光速之前将变得无限大。因此，静止质量不为0的物体无法达到光速。 ，只能无限接近光速。

唯一能达到光速的就是光子本身，因为光子没有静态质量，只有在运动时才有动态质量，这就是光压。所以从这个角度来看，人类或者其他任何东西达到光速的唯一方法就是改变光速。晨光，你觉得像迪迦奥特曼吗？

虽然狭义相对论描绘了达到光速的条件，但后来的广义相对论则认为时空可以被质量随意扭曲。这种扭曲不仅会减慢时间的流逝，更重要的是，它会让两个物体更加接近。之间的距离，从而达到将地面缩小一寸的效果。

爱因斯坦罗森桥或虫洞是广义相对论预测的一个天体系统。虫洞可以通过扭曲空间和时间来连接相距数千万光年的两个行星或星系，让人们在短时间内进行旅行。跨越数千万光年，就像《星际穿越》中先进文明在太阳系放置的虫洞一样，人类最终通过它到达了新的星球。

那么除了虫洞之外，还有其他超光速旅行的方式吗？

“超空间”经常出现在科幻小说中。除了超空间之外还有超轻型航天器。这类超光速飞船飞行时并不处于正常空间，因此不受宇宙中超光速规则的约束。限制，从而达到超轻飞行的效果。

不过，这种涉及空间维度的技术实在太科幻了。物理学界关于超光飞船最大胆的想法只是制造一个包裹飞船的曲速气泡，而不是寻找超空间的入口。

曲速气泡可以理解为围绕航天器的一个小空间。航天器将在这个狭小的空间内飞行，从而摆脱光速的限制，实现超光速运动。除了曲速气泡之外，还有曲率驱动的飞船，将前方的空间拉得更近。将后面的空间扩大，以千万光年的尺度缩小到一英寸。

因此，曲率驱动本质上并不是航天器到达目的地，而是目的地接近航天器然后弹回原来的地方。不过，这种类似于橡皮泥一样反复揉捏宇宙空间和时间的想法，实在是太科幻了。从理论上讲，虽然这是可能的，但只需考虑一下它会花费多少能源。

抛开超光速

当人类文明目前的航天器速度还徘徊在光速的千分之一时，火星轨道以外的太阳系天体意义不大。仅仅为了开发太阳系，航天器的速度就必须达到光速的百分之一。甚至十分之一，也就是每秒三千公里到三万公里。

显然，化学动力航天器不可能满足这一要求，因此必须在推进技术上进行创新。未来最适合充当航天器发动机的就是可控核聚变反应堆。

虽然看起来距离实现可控核聚变只剩下50年的时间，但考虑到地球和整个太阳系丰富的氢、氦资源，以及核聚变的能量密度，它必然会成为一个源头。未来航天器的能源，就像原子弹爆炸后一样，核潜艇和核动力航母一样。