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假設飛船以10億倍光速朝著一個方向飛行,能到達宇宙邊界嗎?
2023/09/12

先說答案,且不說飛船的速度能不能達到10億倍光速,即使能達到這個速度,也達到不了宇宙邊界。不但到不了,最終很有可能回到原點,也就是出發點。

為什麼會這樣?下面來具體分析一下。

首先必須強調,不要說10億倍光速了,飛船的速度連光速都達不到,在我們的四維時空里,超光速是被禁止的,光速就是宇宙的速度極限。

愛因斯坦的狹義相對論早就表明了這點,任何具有信息和具有靜質量的物體的速度都達不到光速,只能盡可能接近光速。

當然,網絡上確實有不少反對相對論的聲音,認為光速不可能是宇宙的速度極限。質疑一個理論本來沒什麼,科學就是在不斷的質疑聲中一直向前發展的。

但是,質疑也是有前提的,而不是「我就是不相信,就是要質疑愛因斯坦和相對論」這種完全主觀性的質疑。

狹義相對論是建立的光速不變原理和相對性原理基礎上提出來的理論,這兩個基礎其實就是兩個假設,而假設的東西無所謂對錯,就像公理一樣,只要是自洽的,而且符合我們的日常觀察就可以。

言外之意,你完全也可以提出自己的假設,然后根據你的假設提出你自己的理論,但你的理論需要經得起考驗,不然你的假設你沒有任何意義。

好像有點跑題了,言歸正傳,重新回到10億倍光速的問題上。事實上,要想穿越宇宙,根本不用大費周章地以10億倍光速飛行,只要盡可能接近光速飛行就行了。

狹義相對論表明,時間和空間都是相對的,速度會影響時間和空間。速度越快時間就越慢,距離就越短。當速度無限接近光速,時間就趨于靜止,任何遙遠的距離都是近在咫尺,這也是鐘慢效應和尺縮效應。

也就是說,對于光來說,它是沒有時間和空間概念的。不管多遠,只要速度無限接近光速,就可以瞬間跨越任何浩瀚的星際距離,哪怕是宇宙的邊界,也可以瞬間到達。當然前提必須是無限接近光速。

如此說來,只要速度足夠快,飛船就能到達宇宙邊界嗎?

并不是。不管速度有多快,朝著一個方向飛下去,最終并不能到達宇宙邊界。

我們所在的四維時空并不是絕對不變的,而是相對的,是具有彈性的,就像彈性布料那樣,可以壓縮,彎曲,甚至被撕裂。任何物體都可以影響周圍的時空,不過只有大質量天體的影響才比較明顯。

由于四維時空是彎曲的,物體只是沿著彎曲時空做「測地線」運動,所謂的「朝著一個方向直線飛行」其實只是沿著彎曲的時空在飛行。

我們并不知道宇宙到底是什麼形狀的,總體來說有三種形狀,封閉的球形,馬鞍形,還有平面形狀。

如果宇宙是封閉的,朝著一個方向一直飛下去,最終很有可能到達出發點。而如果宇宙是馬鞍形或者平面,意味著這樣的宇宙是沒有邊界的, 自然也不可能到達宇宙的邊界。

事實上,即便我們的宇宙是封閉的球體,看起來有可能到達宇宙邊界,甚至穿越宇宙,實際上也是做不到的。因為宇宙就是時間,空間和物質的集合體,我們本身就是四維時空的一部分,對于宇宙來講,所有的時空都在宇宙里面,根本沒有「外面」的概念,宇宙是沒有外面的。

封閉的宇宙就像我們的地球,在地球上無論朝著哪個方向一直走下去,都不可能到達地球的邊界,因為地球沒有邊界。

當然,你可能會這樣說:我們可以跳出地球,這樣不就穿過地球的邊界了嗎?

我們確實可以飛出地球,站在「上帝的視角」審視地球。但我們不可能飛出宇宙四維時空,因為我們本身就是四維時空的一部分,意味著我們到達的任何地方都會是四維時空,否則我們就無法存在,這也是一個邏輯問題。

宇宙是沒有邊界的,也沒有中心,但也可以反過來這樣說,宇宙到處都是邊界,處處都是中心。兩者并不矛盾。

我們都知道,可觀測宇宙的直徑大約930億光年,這個數據就是以地球為中心測量出來的。有人可能會說,地球怎麼可能是宇宙的中心?

地球并非是宇宙的中心,但這并不影響最終的測量數據,因為不管你在任何地方測量,得到的結果都是一樣的,都是930億光年。宇宙具有各向同性,也就是說,不管在任何地方,任何星球上,我們看到的事物基本都是一樣的。

宇宙,就是一個動態的,不斷膨脹的四維時空,就像一個不斷膨脹的氣球那樣。這里需要強調一樣,更嚴謹地說,宇宙并不是相當于一個膨脹的氣球,而是相當于氣球的表面。氣球的表面是沒有中心,沒有邊界的,但你也可以認為處處是中心,處處是邊界。

宇宙到達有多大?我們不得而知,或許永遠也不知道。但這并不妨礙人類不斷去探索,盡可能接近宇宙的本質,揭開它神秘的面紗!

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