假如乘坐飛船以10億倍光速一直飛行,最終能到達宇宙邊界嗎?
在探討宇宙旅行的極限之前,先來點科普。
一、首先,咱們不討論那些超越科學理論的飛船速度。
科學界目前普遍認同,光速無法被超越,任何試圖突破這一極限的嘗試都是不切實際的。那些說可以隨意超越光速的說法,無異於誤導大衆。衆所周知,根據相對論,光速不變原理是宇宙的一個基本法則,即光在真空中的速度是恆定的,不會因觀察者的運動狀態而改變。不存在某一特殊參考系,在這個參考系中所有物體的速度都比光速快。
這個原理暗示,不論你如何移動,光速相對於你來說總是恆定的。這並不是因爲存在一個絕對靜止的參考系,而是因爲這是一個相對的恆定,類似“水漲船高”。從另一個角度來看,不管你以多快的速度移動,光速始終領先,它成爲物質運動的上限。
二、關於光速無法被超越的討論。
雖然有人反對相對論,並拒絕接受光速無法被超越的結論,但他們的反對往往基於心理上的逆反或好奇。他們或許會說:“你說光速是最快,我不信。”或者他們可能因爲對宇宙的龐大規模感到困惑,因此認爲必定存在超光速現象。
他們的這種想法可能來自於科幻作品中常見的超光速旅行,或者他們自身的想象。然而,這些人並未真正理解相對論和光速不變原理的核心。實際上,光速是極快的,你無法想象任何比它更快的速度,即便是十億倍光速,對於光來說,它依然是光速。這進一步證明了光速不變原理的正確性,你不可能達到十億倍光速,但這個例子只是爲了說明光速的獨特性。
三、即便如此,無需超光速,近光速的速度就足以穿越宇宙。
光速還有一個特性,就是光沒有時間。無論距離多遠,光都能瞬時到達。以我們所在的宇宙爲例,直徑約爲930億光年,光能夠瞬時穿越整個宇宙。
即便我們不能達到光速,只要能達到其99.9999%的速度,穿越宇宙也花不了多少時間。你能說光速不夠快嗎?
現在來正式回答您的問題。
1、首先,你無法朝一個固定方向飛行。其次,即便可以,你也到不了宇宙的邊界。
根據廣義相對論,宇宙的時空是彎曲的,不存在直線,所有的軌跡都是沿着彎曲時空的“測地線”。宇宙的形狀可能是開放式的馬鞍形或平面,也可能是封閉的球形,目前還沒有定論。如果是封閉的球形,那麼朝一個方向飛行的飛船最終會返回出發點——地球。
如果是開放式的馬鞍形或平面,飛船則無法到達宇宙的邊界,因爲你永遠看不到宇宙的邊緣,因此不存在穿越宇宙邊界的問題。實際上,即使是封閉的宇宙也沒有邊界,因爲宇宙的定義包括了所有的時空,所有的時空都在宇宙之中,沒有“之外”的空間,因此沒有所謂的邊界。
沒有邊界,自然也就不存在“界”,因爲界是區分不同空間區域的界限,而這個前提是界內界外都存在空間。既然宇宙之外沒有空間,那麼“邊界”又從何談起?所以,無論朝哪個方向飛,你都無法到達邊界。
2、宇宙沒有中心、沒有邊界,反之,每個地方都是邊界,每個地方都是中心。
圖片科學家認爲,我們現在所知的宇宙僅僅是可觀測宇宙,其以地球爲中心,半徑約465億光年。由於宇宙的年齡約爲138.2億年,一些天體發出的光還未到達地球,因此可觀測宇宙的範圍還將隨着時間的推移而擴大。
而某些天體的光則可能永遠無法到達地球,因爲遠離我們的星系所在的空間正在以超光速膨脹(空間是光運動的場所,不被光速不變原則所限)。實際的宇宙比可觀測宇宙要大得多。
宇宙並不以地球爲中心,它沒有中心,它是一個具有時間維度的動態膨脹的四維時空。宇宙沒有邊界,沒有中心,但每個地方都是邊界,每個地方都是中心。宇宙可能比我們想象的更大,也可能更小,我們只能通過最先進的望遠鏡觀察到數百億光年外的天體發出的星光,從而感知宇宙的遼闊。但你有沒有想過,宇宙可能並不像我們想象的那麼大,我們所看到的可能只是宇宙的重複反射圖像,因爲宇宙時空是彎曲的。
可能宇宙的形狀就像一個麪包圈,所有的星系分佈在一個有限大小的麪包圈上,沿着它無限延伸,沒有起點也沒有終點,所以說宇宙是沒有邊界的,沒有中心的。但即便如此,人們還是希望能找到宇宙的邊界去看一看,卻不知道其實自己就站在“邊界”上。我們每天都在“穿越邊界”,但這個過程中幾乎不會發生什麼特別的事情。