一光年等于多少年-里一秒等于多少年


宇宙的真空光速设定了宇宙间所有事物运动的速度上限。约每秒三十万公里的极限速度,虽然在理论上宇宙空间的膨胀和量子纠缠的现象看似超越了此速度,但它们并不能传递任何信息。

在我们的宇宙中,这每秒三十万公里的速度不仅是一个物理上的极限,更象征着“有意义”的速度边界。遗憾的是,除了光子,任何具有静止质量的实体都无法达到这一速度,这是由爱因斯坦的理论所决定的。

依据狭义相对论的质速关系与质增效应,当粒子速度增加时,其质量也会随之增大。无限趋近光速前,粒子的质量将趋于无限大,这便意味着需要无限大的能量来进一步加速它。这样的能量在宇宙中显然是不存在的。

粒子无法达到光速,由粒子构成的飞船或其他任何形式的交通工具也注定无法触及光速的边界。那么,关于未来人类可能发明出“一秒能飞一光年的超级光速飞船”,并借此穿越宇宙的设想又是怎样的呢?

忽略这些遐想,让我们来看一看数据。

据天文学家们的推算,太阳系的半径等同于一光年的距离。我们所熟知的太阳系其实仅是柯伊伯带内的一小部分“宇宙沙砾”。而广袤的奥尔特云才是太阳系真正的边界。以旅行者一号目前17km/s的速度,它需要飞达三万年才能离开太阳系。

但设想一下,如果有一艘能以“一光年每秒”速度飞行的飞船,那么它仅需一秒钟就能飞出太阳系。在短短的4.22秒内,这艘飞船就能抵达距离地球最近的恒星——比邻星。

值得一提的是,比邻星位于声名远扬的半人马座三星系统中,这也是刘慈欣科幻小说《三体》中三体文明的发源地。

随着这超高速飞船在宇宙中的穿梭,银河系中的恒星将在眼前飞速后退。在25秒内,飞船将到达织女星;而在7.2小时——即约2.6万秒后——它将冲入银河系中心区域的球状星团。

在这浩瀚星海中,“人马座a”这一拥有430万倍太阳质量的超级将展现在眼前。仅一个月后,飞船便能穿越到仙女座星系中。该星系拥有数千亿颗恒星和数万亿颗行星。

尽管以一光年每秒的速度飞行看似无垠,但面对宇宙的广袤,这种速度也仅是短暂的跨越。当飞船驶向5380万光年外的室女座超星系团时,将耗费长达一年半的时间。

而跨越至拉尼亚凯亚超星系团时,其直径达到5.2亿光年,相当于前述距离的十倍。这意味着穿越整个拉尼亚凯亚超星系团需要长达16年的光阴。

请记住此刻的宇宙尺度:可观测宇宙的半径是465亿光年。若以一光年每秒的速度飞行,仍需1473年的时间才能抵达其边缘。

回溯到公元548年——那时的正处于魏晋南北朝时期——如果那时有人启程飞行,那么在公元2021年的今天,他们将刚好抵达可观测宇宙的边缘。

可观测宇宙的概念意味着天文学家只能看到有限的区域范围——即光信号传至地球的范围——由于远处的星系发出光信号还未抵达地球。

这就意味着宇宙之外的星空还有数不尽的星系与数不尽的恒星。那个所谓“一光年一秒”的超速飞船,即便以人类现在的技术而言也是无法触及宇宙边界甚至离开宇宙的。

依据宇宙学家的理论模型,若整个宇宙被视为一个四维超球体结构,那么它不存在真正的边界。即便飞船速度再快,“真空光速”也无法逃逸这个四维超球体的束缚。

如同地球上的航母无论动力多强始终会在特定方向上回到原点一样,四维超球体宇宙中的飞船即便速度再快也会回到起点。要真正让飞船离开这个四维超球体,就需要拥有更高维度的机动能力。