光速接近30万公里，1秒钟绕地球赤道7.5圈，从地球到月球只需要1.3秒。这个速度已经是宇宙中信息传递的极限了，如果让这道闪电飞一整年，能跑多远？这个距离，为什么会让人类感到绝望？
一光年到底有多长？
光速是每秒299792.458公里，我们取整数约30万公里。一分钟60秒，光走1800万公里。一小时3600秒，光走大约10.8亿公里。一天86400秒，光走259.2亿公里。一年365.25天（考虑闰年），光走的距离是：299792.458 × 60 × 60 × 24 × 365.25 ≈ 9.46万亿公里。
9.46万亿公里，这就是一光年的精确长度。为了让你对这个数字有点感觉，我换几种说法。它大约是地球到太阳距离的63000倍，是地球到冥王星最远距离的1600倍，是旅行者1号探测器46年飞行距离的400多倍。
旅行者1号是人类飞得最远的人造物体，1977年发射，借助木星和土星的引力弹弓加速，目前速度约为每秒17公里，是步枪子弹速度的20倍。即便如此，它飞了46年，也只走了240亿公里左右——不到一光年的四百分之一。如果旅行者1号要飞完一光年的距离，需要大约17500年。
17500年是什么概念？那时候人类还在旧石器时代晚期，尼安德特人刚刚灭绝没多久，农业还没发明，文字更是连影子都没有。换句话说，从人类开始在洞穴里画壁画到今天建造空间站的全部历史，都不够旅行者1号飞完一光年的零头。
但这还不是最让人绝望的。一光年只是天文学家的"基础单位"，就像我们说米、说公里一样随意。离太阳最近的恒星，半人马座比邻星，距离我们4.24光年。
银河系的直径是10万光年。仙女座星系距离我们254万光年。可观测宇宙的半径是465亿光年。当数字大到这个程度，"公里"这个单位就彻底失去意义了，就像用毫米去丈量地球到月球的距离一样荒谬。
光速为什么是极限？
你可能会想，光速虽然快，但人类科技在进步啊，蒸汽机时代我们时速几十公里，现在飞机能上千公里，火箭能到几万公里，说不定将来能突破光速呢？
很遗憾，这不是技术问题，而是宇宙的基本规则问题。
1905年，26岁的爱因斯坦发表狭义相对论，提出了一个颠覆性的结论：光速是宇宙中一切信息和物质传递速度的绝对上限，任何有质量的物体都不可能达到光速，更不可能超过光速。这不是因为我们的引擎不够强，而是因为物理定律本身就是这么写的。
原因在于质量与速度的关系。根据狭义相对论，当物体速度接近光速时，它的相对论质量会急剧增加。在静止时，一个物体的质量是固定的。
但当它加速到光速的90%时，相对论质量变成静止质量的2.3倍；加速到99%光速时，质量变成7倍；加速到99.9%光速时，质量变成22倍。要继续加速，需要的能量就越来越大。当速度无限接近光速时，质量趋向于无穷大，所需能量也趋向于无穷大。
这意味着什么？意味着你永远无法用有限的能量把一个有质量的物体加速到光速。这不是工程挑战，这是数学上的不可能。
2008年启用的大型强子对撞机（LHC）是人类建造的最强大粒子加速器，造价约100亿美元，周长27公里，能把质子加速到光速的99.9999991%。
即便投入如此巨大的资源，把一个小到几乎没有质量的质子加速到这个程度，它依然没有达到光速，而且永远达不到。这不是因为LHC不够强大，而是因为最后那0.0000009%的差距，从物理学上就无法跨越。
欧洲核子研究中心（CERN）的物理学家曾经做过一个计算：如果要把一艘1吨重的宇宙飞船加速到光速的99.5%，需要的能量相当于全人类目前一年能源消耗的几千倍。而这还只是99.5%，不是100%。到了100%，需要的能量是无穷大，而这在物理上没有任何意义。
所以，光速不仅是目前的技术极限，更是永恒的理论极限。这就是爱因斯坦带给人类的坏消息，宇宙给我们画了一条红线，任何人、任何文明、任何技术，都不可能逾越。
以光速旅行会怎样？
假设有一天，人类真的发明了某种接近光速的飞船，那星际旅行是不是就有希望了？
从某种意义上说，是的，但代价可能比你想象的更诡异。
狭义相对论还有一个著名的推论叫"时间膨胀"。简单说，当你运动得越快，你的时间流逝就越慢，相对于静止的观察者而言。这不是心理感受，而是真实的物理现象。
1971年，物理学家哈菲尔和基廷进行了著名的"环球飞行原子钟实验"，他们把高精度的铯原子钟放在商业客机上绕地球飞行，结果发现飞机上的原子钟比地面上的慢了几十纳秒，这完全符合相对论的预测。
如果飞船速度达到光速的99.5%，时间膨胀系数大约是10倍。这意味着什么？假设你以这个速度飞往距离地球4.24光年的比邻星，从地球观察者的角度，你需要大约4.26年才能到达。但从你自己的角度，你只经历了大约5个月的时间。
听起来很美好对吧？飞船上的人只用几个月就能到达另一颗恒星！但问题在于，地球上的时间并没有变慢。当你到达比邻星时，地球已经过去了4年多。
当你再飞回来，地球又过去了4年多。你走的时候，你的孩子可能10岁；你回来的时候只老了1年，可你的孩子已经18岁了（如果你看过星际穿越这部电影，你会更能理解这一点）。
这还只是4光年的短途旅行。如果去更远的地方呢？假设以99.9999%的光速飞往距离地球2500万光年的仙女座星系，飞船上的宇航员可能只经历几十年的时间，但当他们到达时，地球已经过去了2500万年。那时候别说他们的家人了，整个人类文明还存不存在都是问题。
1988年，物理学家卡尔·萨根在监制科幻电影《接触》时，专门请物理学家基普·索恩设计了一种"虫洞"穿越方案，试图绕过光速限制。索恩后来因为引力波研究获得诺贝尔物理学奖，但即便是他，也承认虫洞目前只是一个数学上的可能性，没有任何证据表明它真的存在或能被人工创造。
时间膨胀效应说明了一个残酷的事实，即使我们能造出接近光速的飞船，星际旅行对于"出发的人"和"留在家里的人"来说，意义完全不同。这不是团聚，这是永别。
即便是光速，在宇宙中也是如"蜗牛"一般
我们已经知道了一光年有多长，光速有多快，以及它为什么是极限。但最让人绝望的，或许是当你把这个速度放到真正的宇宙尺度上时，它看起来有多慢。
太阳光到达地球需要8分20秒。这意味着你现在看到的太阳，其实是8分钟前的太阳。如果太阳此刻熄灭，你要8分钟后才会发现天黑了。
光从太阳到达海王星需要4小时。到达冥王星最远点需要近7小时。仅仅是穿越我们自己的太阳系，光就需要花费大半个工作日。
新视野号探测器2006年发射，2015年才飞掠冥王星，用了9年半。光走同样的路，只需要几个小时。但即便是这个速度，放到银河系的尺度上，也显得慢得可怜。
银河系的直径是10万光年。这意味着如果你站在银河系的一端，用最强的激光向另一端发射一束光作为信号，对方需要10万年后才能收到。如果他们立刻回复，你需要再等10万年。一来一回20万年，人类的整个文明史都不够打一个招呼的。
而银河系在宇宙中算什么呢？只是一个中等大小的星系而已。可观测宇宙中有大约2万亿个星系，最远的那些距离我们超过130亿光年。那些星系发出的光，在地球形成之前就已经出发了，飞行了比太阳系年龄还长的时间，今天才刚刚抵达我们的望远镜。
2016年，中国"天眼"FAST射电望远镜落成，它是世界上最大的单口径射电望远镜，能够接收极其微弱的无线电信号。但无论它的灵敏度有多高，它收到的任何信号都是"过去"的信号。如果它探测到一颗100光年外的恒星有生命迹象，那也是100年前的情况。那里现在怎么样了？不知道，得再等100年才能知道。
这就是光速这把"宇宙速度尺"带给我们的真相，宇宙实在太大了，大到即便是最快的速度，也显得像蜗牛在爬行。
人类为什么还要仰望星空？
说到这里，可能有人会问：既然光速不可超越，星际旅行几乎不可能，我们为什么还要研究宇宙？为什么还要发射探测器、建造望远镜、寻找外星生命？
在我看来，绝望的反面是敬畏，敬畏的尽头是好奇。
1990年2月14日，旅行者1号在距离地球64亿公里的地方回望了一眼，拍下了著名的"暗淡蓝点"照片。在那张照片里，地球只是一个0.12像素的小点，悬浮在一束阳光中。卡尔·萨根看着这张照片写道："看看那个点。那就是这里。那就是家。那就是我们。"
2017年，NASA宣布在距离地球40光年外的TRAPPIST-1恒星系统发现了7颗类地行星，其中3颗位于宜居带。40光年，用旅行者1号的速度要飞70万年，但用人类的好奇心，我们用一台望远镜几年就"看到"了。我们可能永远到不了那里，但我们知道那里有什么，这本身就是一种胜利。
正是因为宇宙如此浩瀚，如此不可企及，人类的存在才显得如此珍贵。我们是目前已知宇宙中唯一能够理解"光年"这个概念的物种，唯一能够计算自己有多渺小的物种。这种认知本身，就是一种不可思议的奇迹。
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