La velocidad de la superluz desespera a los científicos. Volando a 2083 veces la velocidad de la luz, tardará 96 años en cruzar la Vía Láctea.
¿Cuántos años se necesitarían para recorrer la Vía Láctea a 2083 veces la velocidad de la luz? En 2019, el ex científico de la NASA James O'Dono utilizó un software para simular la animación de vuelo de una nave espacial hecha por el hombre a velocidades superligeras. Según la animación, cuando la velocidad de la luz alcance 2083 veces, todavía nos llevará 96 años viajar a través de la galaxia, y está desesperado.
En animación, un factor de distorsión de 1 representa 1 vez la velocidad de la luz. Cuando el factor de distorsión alcanza el valor más alto de 9,99, representa 2140 veces la velocidad de la luz. La animación prueba el tiempo que tarda la nave espacial en volar a Plutón y Próxima Centauri a diferentes niveles de velocidad superligera.
Plutón se encuentra aproximadamente a 59 kilómetros de nosotros. Cuando la velocidad de la nave espacial es 1 vez la velocidad de la luz, la nave casi se detiene. Se necesitan más de 5 horas para llegar a Plutón y 4 años y 3 meses para llegar a Próxima Centauri.
Cuando el factor de distorsión se aumenta a 5, la velocidad de la nave aumenta a 213 veces la velocidad de la luz. En este momento, tarda 1 minuto y 30 segundos en llegar a Plutón, y otra semana en llegar. Próxima Centauri. Cuando el factor de distorsión aumenta a 9,9, la velocidad de la nave espacial alcanza 2083 veces la velocidad de la luz. En este momento, tarda 10 segundos en cruzar Plutón y aún tarda 18 horas en llegar a la galaxia Próxima Centauri.
La Vía Láctea, que tiene entre 200 y 400 mil millones de estrellas, tiene un diámetro de 200.000 años luz. Si una nave espacial supera la Vía Láctea a 2083 veces la velocidad de la luz, tardará al menos 96 años. Esto significa que a velocidades superligeras, incluso si los humanos tuvieran toda la vida, sería difícil viajar a través de la galaxia.
Y en un universo tan vasto, la Vía Láctea es solo uno de ellos. En un universo tan grande que los bordes son casi invisibles, incluso la velocidad de la luz parece ser muy lenta.
De hecho, nuestra velocidad más rápida actual solo puede estar cerca de la velocidad de la luz, para alcanzar 2083 veces la velocidad de la luz, no sabemos cuánto tiempo tardarán los científicos en alcanzarla. Si realmente alcanzamos esa velocidad, parecerá insignificante incluso para el universo.
¿Qué tipo de velocidad es la velocidad superligera? ¿Pueden los humanos alcanzar esta velocidad? ¿Qué velocidad pueden alcanzar los humanos ahora? Espere una serie de preguntas, este artículo las responderá una por una.
Como su nombre indica, la velocidad superluminal significa superar la velocidad de la luz, que es mayor que la velocidad de la luz que se propaga en el vacío. Primero comprendamos la velocidad de la luz.
La velocidad de la luz es la velocidad más rápida descubierta por el ser humano hasta el momento, pudiendo alcanzar los 299.792.458 m/s. Lo que llamamos año luz se refiere a la distancia que recorre la luz en línea recta en el vacío del universo. Un año luz se puede convertir aproximadamente en 9.460.730.472.580 kilómetros. ¿Qué es este concepto?
De esta forma, si conducimos a una velocidad de 300 kilómetros por hora (por supuesto, no podemos alcanzar esta velocidad en horarios normales). Completar esta distancia a esta velocidad nos llevaría unos 3,6 millones de años.
¿Podrá nuestra tecnología actual alcanzar la velocidad de la luz? Cuando la velocidad de un objeto alcanza un cuarto de la velocidad de la luz, la masa del objeto es proporcional a la velocidad, es decir, la masa del objeto aumenta a medida que aumenta la velocidad.
Si queremos acercarnos a la velocidad de la luz, entonces la masa del objeto también se acercará al infinito, por lo que la posibilidad de que un objeto con masa alcance la velocidad de la luz es casi nula.
Lo que puede viajar a la velocidad de la luz en el universo es un fotón con masa en reposo nula. Sin embargo, la tecnología humana está logrando avances y desarrollos constantemente.
El gran colisionador de partículas construido actualmente por el hombre puede acelerar partículas hasta acercarse a la velocidad de la luz, alcanzando una velocidad límite de 299.792.455 m/s, que es 0,000001 más lenta que la velocidad de la luz en el vacío.
Viendo esta diferencia, ¿crees que si los humanos alcanzan la velocidad de la luz o superan la velocidad de la luz, tendrán que trabajar más? No es tan simple como parece.
Debido a que incluso la velocidad de los rayos cósmicos en los agujeros negros es menor que la velocidad de la luz, su velocidad máxima puede alcanzar 299.792.457,9999999999999992m/s, que es sólo 0,0000000000000008m/s diferente de la velocidad de la luz.
Por lo tanto, con la tecnología actual de la humanidad, es complicado alcanzar la velocidad de la luz. Pero incluso si es difícil, los humanos nunca han pensado en darse por vencidos, e incluso han propuesto el concepto de velocidad superligera. Si pasamos por alto las reglas de Einstein sobre el límite de velocidad de la luz, entonces los humanos también pueden alcanzar la velocidad superligera.
Debido a que la distancia que exploramos el universo es demasiado lejana, los humanos han estado trabajando duro para superar la velocidad más alta existente.
El avión humano más rápido de la atmósfera es el avión de reconocimiento supersónico no tripulado X-43A construido por la NASA utilizando un motor scramjet supersónico.
En 2004, un bombardero B-52 modificado llevó un cohete Pegasus a una altitud de 12.000 metros y lo lanzó. En ese momento, el cohete aceleró a la velocidad del sonido y luego el cohete lanzó el avión de reconocimiento X-43A. En el sprint final, el avión de reconocimiento alcanzó una velocidad de Mach 9,8, lo que equivale a 11.000 kilómetros por hora.
Si viaja a nivel nacional a esta velocidad, solo tardará 6 minutos en volar de Beijing a Shanghai, y solo tomará 4 minutos en volar de Shanghai a Taipei.
La nave espacial tripulada más rápida de la historia es la nave espacial tripulada estadounidense Apolo 10. En 1969, el Apolo 10 regresó a la Tierra desde la Luna después de completar su misión. Al regresar a la atmósfera, la nave aceleró a 40.000 kilómetros/hora, es decir, 11.000 m/s.
La Voyager 1, la sonda espacial no tripulada del sistema solar exterior desarrollada por la NASA en Estados Unidos en 1977, ha recorrido aproximadamente 21.600 millones de kilómetros y es el avión de mayor recorrido operado actualmente por la humanidad.
Actualmente se estima que su velocidad de vuelo es de 25.000 m/s, lo que supone 90.000 kilómetros/hora. Si puede seguir volando a su velocidad actual, cruzará la Vía Láctea en 2.500 millones de años.
En 2018, la NASA lanzó la sonda solar "Parker" como el sol. Esta fue la "primera vez" que los humanos tocamos directamente el sol. Cuando la sonda solar "Parker" se acerca al sol, su velocidad puede alcanzar un máximo de 109.000 m/s, lo que equivale aproximadamente a 392 kilómetros/hora.
La sonda solar "Parker" es actualmente el avión humano más rápido, pero su velocidad sólo alcanza el 0,0003 de la velocidad de la luz.
La velocidad más alta que los humanos pueden alcanzar actualmente todavía está muy por detrás de la velocidad de la luz. Aunque la velocidad del gran colisionador de partículas que mencionamos anteriormente puede acercarse a la velocidad de la luz, los humanos quieren hacer realidad su sueño. de viajar entre las estrellas, todavía necesita alcanzar la velocidad superligera para que sea posible.
Si la teoría de Einstein sobre el límite de la velocidad de la luz es cierta, entonces nos resultará difícil alcanzar la velocidad superligera. ¿Pero qué pasa si eludimos esta regla?
Einstein dijo una vez que el espacio y el tiempo se pueden distorsionar.
Cuando nuestra nave espacial está relativamente estacionaria con el espacio circundante, si comprimimos el espacio frente a la nave espacial y dejamos que el espacio detrás de ella se expanda. Luego puedes usar la curvatura del espacio para hacer que la nave espacial avance a una velocidad superligera.
Este sistema de propulsión warp es similar al de "Star Trek" y fue propuesto por primera vez por el físico Miguel Alcubierre en 1994. Derivó la "métrica de Alcubierre" basándose en la teoría general de la relatividad. Esta métrica espacio-temporal permite a la nave espacial extender el espacio de forma fluctuante, proporcionando así una base teórica científica para el motor warp.
La curvatura del espacio-tiempo permite que los objetos viajen a la velocidad de la luz y permanezcan en una línea similar a la del mundo. Cuanto más se distorsiona el espacio, más rápido viaja la nave espacial.
Los investigadores dividen el motor warp en varios niveles, siendo el número de niveles proporcional a la velocidad. Según los cálculos, el motor warp de nivel 1 puede alcanzar la velocidad de la luz, el motor warp de nivel 2 puede alcanzar 10 veces la velocidad de la luz y cuando el motor warp alcanza el nivel 9,9, puede alcanzar 3053 veces la velocidad de la luz.
James O’Dono, a quien mencionamos anteriormente, utiliza el factor de distorsión para simular una animación superligera basándose en el mismo principio. Sin embargo, sus datos también pueden cambiar debido a los continuos cálculos de los científicos.
Según el motor warp explicado ahora, se necesitarán al menos 32,8 años para viajar a través de la Vía Láctea a 3053 veces la velocidad de la luz, y se necesitarán 832 años para llegar a la galaxia de Andrómeda, que es A 2,54 millones de años luz de distancia.
Si nos alejamos y miramos el universo, podemos ver que es como nuestros nervios cerebrales, densamente cubiertos de varias galaxias, nebulosas, etc. La galaxia de Andrómeda está adyacente a la Vía Láctea y forma el "Grupo de Galaxias Local" con 50 galaxias, incluida la Vía Láctea y la Galaxia del Triángulo.
El "Grupo Local" y alrededor de 100 cúmulos de galaxias cercanos forman el "Supercúmulo de Virgo" más grande. Junto con el "Supercúmulo Peacock-Indian" y el "Supercúmulo Hidra-Centauro", forma el enorme "Supercúmulo Laniakea", con un diámetro de 520 millones de años luz.
Si se volara a 3052 veces la velocidad de la luz, se necesitarían casi 170.000 años para salir del "Supercúmulo de Laniakea".
El universo que podemos observar actualmente tiene un diámetro de 93 mil millones de años luz. Es inimaginable lo difícil que sería para nosotros viajar por el universo. Es comprensible que los científicos desesperen de la velocidad de la superluz.
Los agujeros de gusano fueron propuestos por primera vez por Einstein. En ese momento, predijo que habría agujeros negros, ondas gravitacionales, agujeros de gusano, etc. en el universo. Hoy en día, los científicos han descubierto agujeros negros y ondas gravitacionales en el universo, pero no hay evidencia de la existencia de agujeros de gusano.
Según los científicos, los agujeros de gusano son atajos que conectan dos lugares en el espacio y el tiempo curvos. Al igual que nuestro túnel espacio-temporal, se puede ir de A a B a una velocidad superior a la de la luz.
Si se quiere abrir un agujero de gusano, es necesario cambiar la topología del espacio-tiempo, lo que se puede lograr en la teoría de la gravedad cuántica. Sin embargo, para abrir un agujero de gusano es necesario tener energía negativa en esta área. Anteriormente, algunos científicos sugirieron que el efecto Casimir o las cuerdas cósmicas se pueden utilizar a gran escala para generar energía negativa.
Sin embargo, estas sugerencias son algo poco realistas, porque la energía negativa generada puede no existir en la forma imaginada originalmente y no se puede formar un agujero de gusano. Además, los científicos también creen que los agujeros de gusano son inestables incluso si existen, por lo que aún queda por estudiar su uso para lograr viajes más rápidos que la luz.
Se puede decir que el entrelazamiento cuántico es una existencia fantasmal que incluso le dio dolor de cabeza a Einstein. En el mundo cuántico, dos partículas asociadas están en un estado entrelazado incierto, no importa qué tan lejos estén, cuando una partícula se ve afectada, la otra partícula también se verá afectada. La velocidad de transmisión entre las dos partículas es más rápida que. la velocidad de la luz.
Si podemos aplicar el entrelazamiento cuántico para viajar a través del universo, podremos lograr viajes más rápidos que la luz. Sin embargo, para demostrar la exactitud del entrelazamiento cuántico, los científicos todavía necesitan realizar repetidos experimentos e investigaciones. Creo que algún día en el futuro utilizaremos el entrelazamiento cuántico para hacer realidad el sueño de viajar por el universo.
Aunque nuestra tecnología actual no puede alcanzar la velocidad superligera, existen muchos fenómenos superligeros en el universo.
En 1934, el ex físico soviético Pavel Alexeevich Cherenkov descubrió una radiación electromagnética superligera cuya velocidad en el medio (0,75c en agua) es menor que la velocidad de la luz en el vacío. Las partículas en los reactores nucleares pueden superar la velocidad de la luz en el agua, por lo que esta radiación electromagnética se denomina radiación Cherenkov.
En 1969, J. GUBBAY y otros publicaron un artículo en "Nature", afirmando que habían observado que la velocidad del chorro 3C 273 supera la velocidad de la luz. Esta conclusión fue confirmada en 1981. Un equipo de investigación comparó fotografías del jet 3C 273 de 1977 y 1980 y descubrió que su velocidad era 9,6 veces la velocidad de la luz.
Además, siempre hemos creído que la explosión del universo se originó a partir de una singularidad, y nuestro universo ha estado en un estado de expansión continua desde su nacimiento, y su tasa de expansión sigue aumentando. Según las observaciones de los científicos, la tasa de expansión al principio del universo podría alcanzar un rango de un año luz por segundo.
En el vasto universo aún existen muchos fenómenos que superan la velocidad de la luz. Puede que todavía sea un poco difícil alcanzar la velocidad de la luz con la tecnología actual de la humanidad. Pero a pesar de esto, nuestro ritmo de exploración del universo no se detendrá por eso. Creo que algún día inventaremos un avión superligero para explorar el universo en general.