创作声明:本文为虚构创作,请勿与现实关联

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速度是探索世界最快的途径之一,从古至今人类都在不断探索世界的奥秘,古时候由于人类的科技不够发达,所以古人一直都认为地球就是我们的世界,月亮和太阳都在围绕地球转动,不过随着人类科技的进步,人类发明了很多先进的交通工具,比如说汽车,火车,轮船,飞机,火箭,等等,人类依靠火箭的速度飞出了地球,这说明人类科技发展的速度还是非常快的,当人类走出地球看到宇宙之后,人类的好奇心被宇宙的浩瀚所吸引,人类想要知道宇宙到底有多大,在宇宙中是不是还存在外星生命?带着这些疑问,人类走上了探索宇宙的道路,在浩瀚的宇宙中,有数不尽的行星和恒星,我们的地球只是其中的一颗,在银河系中,大约存在1000亿到4000亿颗恒星,400亿到1000亿颗恒星,这么多的行星和恒星,难道只有地球这颗行星诞生了生命?

这显然是不可能的,科学家一直都认为,在宇宙中除了地球生命之外,一定还存在外星生命,为了寻找外星生命,科学家们也做了很多努力,曾经在46年前,科学家向太阳系外发射了旅行者1号和2号探测器,发射这两个探测器的主要原因就是让它们飞出太阳系,探索太阳系之外的奥秘,在发射旅行者1号和2号探测器之前,科学家在上面安装了金唱片,为了能够让外星文明看懂上面的内容,NASA的科学家决定用宇宙中最常见的氢元素发明一种通用秘钥。金唱片右下角的图片说明了氢原子两个最低态之间的跃迁图,因为任何有宇航能力的太空文明都应该了解这种过渡的辐射周期是0.7纳秒,封面上其余图片都会用这个0.7纳秒作为基本单位也叫做氢钟。左上角光盘一周是二进制代码竖线是二进制1,横线是二进制0,表示基于氢钟的演奏速度是每分钟16.667转。

下方的二进制代码代表唱片每一面的播放时间约为1小时,当外星文明以每圈3.6秒的速度播放唱片的时候,他们会听到55种不同语言的问候。科学家认为,如果外星文明能够发现这两个探测器,说不定能够根据探测器上面的信息找到地球,当时有很多科学家还担心,这个金唱片会给地球带来不必要的麻烦,不过现在看来是我们想多了,因为到现在为止旅行者1号和2号探测器还没有飞出太阳系,根据科学家的研究得出,如果按照旅行者1号和2号的飞行速度,想要完全飞出太阳系,至少需要上万年的时间,对于人类来说,上万年的时间实在是太漫长了,人类想要飞出太阳系,必须提升飞船的飞行速度才行,目前人类已知宇宙中最快的飞行速度就是光速,光速大约是每秒30万公里,这个速度已经超出了人类的想象,如果人类能够实现光速飞行,那么人类飞出太阳系就容易多了。

看到这里,相信很多人都会产生一个疑问,就是光速如此之快,科学家是如何计算出来的,最早测量光速的科学家是伽利略,在1638年的时候,伽利略一行4人,分成两组,分别登上两座相隔甚远的山峰,每组各自携带一个光源——煤油灯,他对灯做了一个简单的改进,就是在煤油灯的一面加了一个滑盖,这样关闭滑盖,灯光就会被挡住,如果把滑盖拉起,灯光就会照射出来,通过快速的拉动滑盖,能够让煤油灯一亮一灭,制造出看上去在闪烁的效果,在这个实验中,除了两盏煤油灯之外,还需要两只一模一样的钟摆计时器。他计划利用两边记录灯光开启关闭时间的方法来测量光的速度,不过由于光速实在是太快了,人类的反应时间大约是每秒240米左右,所以这个办法并没有计算出光速来。之后天文学家罗默也测量了光速。

他观察木星的木卫一,木卫一公转到木星背后时被遮住就会出现卫星蚀,随着地球在公转轨道上移向木星,在地球上观测到木卫一蚀之间的时间间隔将逐渐变短,而当地球远离木星时,木卫一蚀的间隔逐渐变长,罗默根据这些计算得出,当地球距离木星最近时,木卫一蚀将比按照公转周期预测的时间提前了约11分钟,当地球距离木星最远的时候,木卫一蚀将比预期的时间晚11分钟出现。他认为,这是因为地球与木星的距离在逐渐增大,所以光传到地球的时间也相应延长了。因此,罗默推断,光的速度是有限的。他还算出,光走过与地球轨道半径等长的距离所需的时间为11分钟。罗默预言,原本应在1676年11月9日上午5时25分45秒发生的木卫蚀将推迟10分钟。最终的观测结果证实了罗默的猜想。而后,又经过多番验证和矫正。

著名科学家惠更斯利用罗默的理论,计算出了科学史上的第一个光速值:214000km/s。虽然这个数值和现在光速的数值还差的很远,但是当年能够计算出这个数值来,也是非常厉害的,后来到了1879年,迈克尔逊也开始测量光速,直到1926年,持续了大概50年左右,他设计出了旋转八面棱镜法来测量光速,最终他计算出的光速大约是每秒299796千米,这个数值已经非常接近光速了,自从迈克尔逊之后,光速长达250多年的测量探索暂时告一段落。直至1929年,对光速的测量进入了一个崭新的阶段。新的实验技术和实验方法层出不穷,光速也越来越精密,最终成为物理学界的一个定义值。

➡1937年和1941年,美国的安德生先后两次测量光速,最后利用克尔效应测出光速为299776km/s。

➡1949年,阿斯拉克逊用雷达测量电磁波的速度,其结果为299792km/s。

➡1952年,英国实验物理学家弗罗姆用微波干涉仪测量光速,具有极高的精密度。用这种方法测得的光速为299792km/s。

➡1960年,激光应运而生。

➡1972年,美国标准局埃文森等人用测量激光频率和真空中光的波长的方法,测得光速为299792.458 km/s。而这一数值也最终在1973年召开的第五届米定义咨询委员会和1975年召开的第十五届国际计量大会被作为国际推荐值使用。

如果我们能够以光速飞行,那么几十分钟左右就能够飞出太阳系,如果说一个人以光速飞行一分钟,然后再回到地球,他还能够见到家人吗?在电影《星际穿越》中,主人公进入黑洞,穿越时空,这部电影的成功之处就在于它将前沿的科技理论融入了电影情节,比如说基普.索恩的黑洞理论,黑洞其实在很早的时候就被科学家提出来了,当年爱因斯坦用公式计算出了黑洞的存在,但是由于当时人类的科技不够发达,所以很多人都不相信黑洞存在宇宙当中,不过随着人类科技的进步,现在人类已经发现了宇宙中的黑洞,这也证明了爱因斯坦的理论是对的,爱因斯坦在科学界的地位可谓是无人不知无人不晓,他一生所创造出来的宝贵财富为世界物理学界开辟了新的天地,在人们讨论谁能成为世界排名第一的科学家的时候,一致认为不是爱因斯坦就得是牛顿。

爱因斯坦在1905年9月的26日和27日分别发表了关于电动力学以及惯性的相关理论文献,最终得出了十分经典的质能方程。而这一理论的出现有着划时代的意义,不仅为恒星发光以及炸弹爆炸等过程提供了理论基础,还为宇宙的诞生提供了科学的解释。同样也是在1905年,爱因斯坦又提出了光量子的假说,在爱因斯坦的研究过程中,他发现,光子的能量是可以通过计算得来的,这一能量与光子所处的频率以及普朗克常数有着密不可分的关系。而且一旦光子的能量达到一个临界值,那么就会造成其中所含电子的逃逸,综合上述理论最终他得出了一套体系完整的光电效应理论。在爱因斯坦提出了狭义相对论之后,并没有停止相关的研究,而是没有任何犹豫,立即就开启了广义相对论的探索。

其实广义和狭义相对论的区别就在于前提条件上,如果狭义相对论需要由两个前提条件进行支撑,那么广义相对论就只需要一个就够了。爱因斯坦以一己之力推翻了牛顿的绝对时空观,对于我们来说,时间是宝贵的,时间无时无刻都在不停地流逝,那么时间到底是什么?很难有人能够解释清楚,曾经南丹麦大学理论物理学家阿斯特丽德.艾希霍恩说:如果我们能够很好的回答这个问题,那么它就算不是什么问题了,从某种角度来说,时间很简单:因为有了它,事情才不会一股脑儿的在同一时间发生,或许说来轻巧,但至少在这一点上大家都能够达成共识,这样看来,时间的存在能够被解释为某种宇宙的先决条件,在这其中,一些事情导致其它事情发生。

从牛顿的运动定律到量子力学,很多物理理论都回避了这类问题,在这些理论当中,时间是一个独立变量,其他事物会改变,但是任何东西都无法改变时间。曾经著名的科学家亚里士多德认为,如果时间有开始,那么它必须有一个“第一时刻”来进行开始计数,而这个第一时刻需要在较早的时间段或者较晚的时间段进行,既然有比第一时刻更早的时间,那么第一时刻便不再是第一时刻,这说明一定有比它更早的时间,如果按照这个理论来看的话,那么时间就没有开始也没有结束,而牛顿的绝对时空观认为,时间是独立的,它是不变的,在任何情况下,时间的流逝都是一样的,对于我们普通人来说,时间的流逝确实是一样的,因为我们每一个人的一分钟都是一样长的,不过牛顿的绝对时空观只能够适用于低于光速的前提下。

一旦飞行速度接近光速或者达到光速,那么就需要爱因斯坦的理论,爱因斯坦认为,根据观测者的位置不同,时间也会变得不一样,同一件事情可能对不同的观测者来说是按照不同顺序发生的,甚至是同时发生的,时间和空间紧密交织在一起,形成时空这个四维结构,爱因斯坦的相对论证明了时间是相对的,如果一个物体移动的快,时间的速度就会慢一些,放在宇宙里来理解这个现象,就是引力时间膨胀,而且爱因斯坦的相对论将时间和空间视为统一的时空,称为时空连续体,时间爱你和空间的度量是相互影响的,取决于观测者的相对运动状态,根据爱因斯坦的理论,不同的观测者可能感知到的时间流逝都是不一样的,当一个观测者处于高速运动或者强引力场的时候,他们的时间会相对较慢,爱因斯坦还提出了时间的弹性。