人类有可能以(或接近)光速旅行吗? - 赵泠 的回答


title: 人类有可能以(或接近)光速旅行吗? - 赵泠 的回答
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author: 赵泠 (eb67c87bde5ed3b991f942e7d4b81838)
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created: 2022-05-08 16:53:20
updated: 2022-05-08 16:53:20
fetched: 2022-05-20 06:40:00
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tags: [科幻, 物理学, 相对论, 光速, 宇宙]


问题描述

话题:

科幻, 物理学, 相对论, 光速, 宇宙

回答:

可以。速度是相对的,按照加速器里的高能粒子对应的参考系,你当前就在做接近光速的运动。

常规加速手段不能让人体相对宇宙微波背景辐射静止系从低于真空光速达到真空光速,狭义相对论禁止任何具有正值不变质量的物体这样做。

以当前和近未来的技术,让人体相对宇宙微波背景辐射静止系的速度接近真空光速是非常困难且致命的,以当前技术,人类只能让小分子、原子、亚原子粒子那样飞行。

  • 火箭方程会让你的加速变得非常困难(https://www.zhihu.com/answer/927935505)。
  • 在相对速度十分接近真空光速的时候,撞击任何物体对你来说都是十分致命的。以真空光速的 86.6% 撞上1克重的碎石,相当于广岛原子弹在你面前爆炸。

不过,在死掉之前,你还是可以看到一些有趣的景象。

在相对宇宙微波背景辐射静止系的速度为零的航天器上,你看到的星空是这样的:

image from John Walker of Fourmilab
by Fukue Jun

当你加速到相对上述参考系的速度有真空光速的一半,看到的星空是这样的:

image from John Walker of Fourmilab
by Fukue Jun

当你相对上述参考系加速到真空光速的99.99%,看到的星空是这样的:

image from John Walker of Fourmilab
by Fukue Jun

对比:

仅考虑位置关系时,猎户座在你看来的样子.diagram by Alexis BrandekerImages created with the software Starstrider
考虑位置关系和光谱,猎户座在你看来的样子.diagram by Alexis Brandeker

如果你坐在这样的航天器里观看星空,它会允许你直观地感受到自己为什么会死。

非常规的加速手段:

理论物理学家米给尔·阿库别瑞(Miguel Alcubierre)在 1994 年提出的阿库别瑞度规定义了曲速引擎的时空[1]。按照广义相对论来解读,这是一种洛伦兹流形,允许一个曲速泡出现在原先平坦的时空中,并在实质上以超光速移动。

制造曲速泡需要巨大的负能量,但后来有其他学者改进其数学模型,用曲速环的形式将拖动较少物质需要的负能量压缩到卡西米尔真空可以承担的范围附近。

在目前的理论下,曲速引擎是 不会被限制在真空光速以下 的。如果造得出来,它会是 光速引擎。

可以看看 2021 年初发表的又一个可穿越的虫洞模型:

DOI: 10.1103/physrevlett.126.101102

还有无需负能量、在亚光速时“只要”行星级质量的曲速引擎模型(由之前公开的若干倍木星质量的超光速曲速引擎修改而来):

DOI: 10.1088/1361-6382/abdf6e

实质超光速是反因果律的。目前还不清楚时序保护假说是否成立,宇宙会如何处理这样实质超光速的物体。看起来,宇宙至少不会阻止亚原子粒子以这种方式移动。

那么,你可以注意到问题变成了人能不能将身体变为高度分散的亚原子粒子而保持自我的连续性。

  

评论:

敌不动我不动: 那么我为什么会死? (18 赞)

赵泠 -> 敌不动我不动: 宇宙扑面而来 (29 赞)

余烬青风 -> 赵泠: 啥叫宇宙扑面而来,达到光速那一刻自己被被撕裂了? (1 赞)

赵泠 -> 赵泠: 撞上的一切粒子对此人来说都高能量 (13 赞)

幻想之彼方 -> 赵泠: 所以我还有一个问题,如果坐在曲速飞船里相对于宇宙微波背景静止系超光速运动,宇宙尘埃会撞击曲速泡吗,还是说会被推开?

赵泠 -> 幻想之彼方: 要么从泡周围划过,要么被泡摧毁

幻想之彼方 -> 赵泠: 那如果航线里迎面撞上一个恒星,或是一个黑洞呢[思考]

幻想之彼方 -> 赵泠: 我在想曲速飞船一下子飞越几万光年,撞上天体的概率应该挺大的吧[思考]

赵泠 -> 幻想之彼方: 要么划过不相互作用,要么捅穿

破风神话: 前灯效应?[好奇] (2 赞)

余烬青风: 没搞懂为啥了。。。

赵泠 -> 余烬青风: 整个星空撞过来的画面 (7 赞)

余烬青风 -> 赵泠: 谢谢泠姐,画面感极强😏

知乎用户: 有没有类似于质量效应零号元素(当然这不科学)之类的速度催化剂,在给足所需能量后克服普通加速过程产生的障碍(包括较长加速时间)不违反物理定律进行近光速运动

赵泠 -> 知乎用户: 减少惯性的技术直接导向永动机,不容易 (3 赞)

知乎用户: [思考][蹲]

阳光驱散灵魂: 希望1000年后这些能实现