Question

宇宙没有空气，飞船为什么不能达到光速？科学家：无法触及的速度

Answer 1

宇宙浩瀚无边，自人类开始认识宇宙以来，就对星辰大海充满了向往。然而，在这广阔宇宙的背后，却隐藏着一个对人类来说难以达到的条件——距离。我们都知道，宇宙自诞生开始就在不断膨胀当中，而且膨胀的速度越来越快。这意味着如果人类的速度不能超过宇宙膨胀的速度，那么我们将永远不知道宇宙有多大，更不会知道宇宙外面到底有什么。

光速是一个物理学名词，指的是光波在介质中的传播速度，光在空气中的传播速度是3.0 10^8m/s，在通过其他介质时，光的速度就会变慢，比如光在玻璃中的传播速度就会降到空气中的三分之二。光在真空中的传播速度是299,792,458 m/s，这个速度是目前自然界中物体运动的最大速度。

阻力是一种效果力，我们可以把它简单理解为一种阻碍相对运动的力。以空气阻力为例，空气中的阻力是由于物体与空气的互相作用引起的。假设物体的运动速度相同，空气越浓密，物体在相同时间内撞击到的空气分子越多，阻力就越大。就正在加速的物体而言，如果加速保持不变，在空气越稀薄的地方运动受到的阻力就越小，速度也就越快。

按道理来说，宇宙是真空的，物体在没有阻力的真空中飞行速度会越来越快，加速到光速，最后无限加速到超过光速。但事实上，人类发射的太空飞船在没有空气摩擦的宇宙中却根本无法达到光速，甚至连光速的20%都达不到，这是为什么呢？

我们总是认为物体在空气中遇到的阻力都来自空气，其实这种想法是错误的。就算宇宙是一个真空的环境，里面什么物质都没有，物体在宇宙中也物告不可能做到无限加速。举个例子，1969年美国宇航员阿姆斯特朗第一个踏上了月球，当他第一次在月球上跳起时，并没有直接飞到太空中去，其主要原因不是因为月球上稀薄的气体成为了他的阻力，而是月球的引力变成了他的阻力。

根据万有引力理论，任何物体只要有质量就存在引力，宇宙中的日月星辰更是如此。如果你身处某个星球的万有引力范围内，就会受到这个星球万有引力的影响。所以当阿姆斯特朗在月球上跳起时，月球的引力向下拉扯他，让他上升的速度越来越慢，最后回到月球的表面。

再来说说宇宙的真空，实际上宇宙中很难形成真正的“真空”。我们所说的真空是空间里不存在空气，但是宇宙中即使没有空气，还是存在着许多我们肉眼无法看见的辐射、例子和各种各样的宇宙射线。真实的宇宙中间并不像我们在太空望远镜里看到的那样空旷寂寥，反而更像是一个热闹非凡的派对。所以当我们的太空飞船在宇宙中高速运动的时候，就会和宇宙中的各种物质发生摩擦与碰撞，最后减慢自己的速度。

千万不要小看宇宙中那些我们看不见的“小东西”，就算是一个只有在显微镜下才能被发现的氢原子，都会对高速行驶下的太空飞船造成难以想象的破坏。就像高速飞行的飞机被小鸟撞坏一样，如果只是看到静止的飞机和小鸟，你很难想象一只小鸟会对飞机这样的庞然大物造成什么伤害。而且飞船在宇宙中的飞行速度越快，这种破坏就越大，所以“光速”对现在的我们来说真的是一种无法触及的速度。

抛开我们如何在短时间里克服光速带来的影响不谈，如果人类飞船的速度达到了光速，又会是一番什么样的景象呢？

根据爱因斯坦的相对论，速度越快的物体时间流逝得越慢，当一艘飞船的速度达到光速，那么对于飞船上的人来说，时间就停止了。1971年，科学家将四台原子钟放在飞机上，让飞机围绕赤道环球飞行；地面上留下一台原子钟作为标准钟，最后看飞机上四台原子钟和地面上原子钟的时间差异。结果表明，飞机上的原子钟时间比地面上的原子钟时间更慢，

可能有朋友会问，如果人类达到了光速，会不会像科幻电影里那样回到过去或者穿越未来呢？

答案可能没有你想的那么简单。如果太空中的飞船达到了光速，那么你会发现飞没灶船上的时间将不再流逝。但是对于地球上的人来说，无论飞船上的时间停止了多久，地面上的时间还是正常运行的。所以当你在太空飞船上度过了一年的光速旅行再回到地球后，你会发现地球上的时间已经过去了一年。也就是说，你穿越到了一年后的未来。

按照这个理论，如果人类的速度达到光速，穿越未来的确可以实枯蚂扮现，但是却无法回到过去。其实这也符合宇宙本身的规律，毕竟如果我们回到过去改变了 历史 ，现在的我们是否存在都是个未知之数，那么又是谁回去过去改变了 历史 呢？

总的来说，以人类目前的 科技 还远远达不到光速，光速仍然是宇宙中最大的运行速度。