以前啊,咱們就只能在地上眼巴巴瞅著星星和月亮,然後在自個兒腦袋裏瞎琢磨出一幅特美的畫兒。眼巴前兒呢,隨著科學技術一個勁兒發展,咱可算是擺脫了重力那股子拽著的勁兒,找著探索星空的道兒嘍。
就這時候,我們才明白過來,夜裏那些繁星啊,離咱們的距離可比咱們原先琢磨的遠多了。地球上常用的米啊、厘米啊、千米啥的計量單位,用來描述人和星河的距離可就太難為它們了。那科學家咋辦呢?為了能方便計量,就開始拿光的速度當標準,計算從地球到別的星球的距離。光在真空裏跑一年所走過的距離就叫做1光年,這1光年大概有9.46萬億千米呢。就人類現在這技術水平,這距離可真是遠得沒邊兒了。
【從陸地到星河】
科技還不咋發達的時候呢,人類就對天上那片世界有了特別奇妙的幻想。你看啊,後羿射日、嫦娥奔月,牛郎織女的故事裏王母娘娘拔下簪子劃出銀河,再有國外古希臘那些哲學家對宇宙本源又是思考又是探索的,這全都是古代人類對天空好奇的表現啊。
技術有限吶,他們探不了太陽、月亮和星星。不過呢,人家用一種特奇妙的想象,把這塊兒空白給補上了。
地心說之後有日心說,狹義相對論之後又冒出來廣義相對論,再往後還有宇宙大霹靂理論呢。您瞧,人類探索宇宙、認識宇宙啊,就跟搭積木似的,拆了搭,搭了拆,這麽一點一點地讓這認識變得越來越周全。
一直到上個世紀50年代啊,蘇聯造出來的第一顆人造衛星上了太空,打這起,人類才漸漸能對宇宙有比較直溜兒的探索研究了。
到今兒個,人類探索宇宙這事兒,滿打滿算也就進行了70多年唄。
跟宇宙那老大的體量一比啊,70多年的時間,想讓人類把宇宙全整明白,可太難嘍。不過就這幾十年的工夫,人類也沒少探聽到宇宙的那些小秘密。
想離開地球呀,就得從地心重力那束縛裏掙脫出來。啥時候一個物體每秒的速度能超過7.9千米了呢,這時候啊,向心力就開始對這物體起作用了,這物體就繞著地球打轉嘍。
這速度可不是死數兒呢。在赤道附近啊,這速度的要求就能降到每秒7.4千米啦。要知道,這速度說的是物體貼著地表飛的速度。一般的飛行器呢,會飛到離地表大概150千米的高空去,在那兒啊,地心重力的作用小了點兒,這時候速度要求就是每秒7.8千米嘍。
要是想離開地球軌域啊,那就得徹底從地球重力的手掌心裏逃出來。這時候呢,物體跑起來的速度就得每秒達到11.2千米才行。那要是想沖出太陽系呢,就得從太陽的重力裏掙脫出來。嘿,您知道嗎,太陽的重力差不多是地球的33萬倍呢!這麽一來,物體就得有更大的速度才能擺脫這重力,咋也得每秒跑16.7千米往上了。
那可不,太陽系外邊還有銀河系呢,再往外還有星系團、超星系團啥的。一個物體要是想擺脫這些系統的重力,那速度可得老快了才行。可人類的科技水平就那麽回事兒,只能看到眼巴前兒的地兒,太遠的就瞅不見嘍,所以啊,這些數據現在根本就算不出來呢。
宇宙可不是紋絲兒不動的,它呀,一直都在動呢。那人類探測宇宙距離,主要就靠紅移這辦法。咱就拿生活裏的事兒打比方吧,車朝著咱開過來和車離咱遠遠兒去的時候,咱聽到的聲波那可不一樣,就這麽著,靠著聲音就能知道車是來還是走了。
紅移跟這原理有點像,就是接收的東西從聲波變成光波了。靠波長的變化,再加上別的數據,就能判斷距離咋變的。瞅瞅人類能探測到的最靠邊星體的光波變化,咱們大概就能算出這一塊宇宙的直徑了。
如今傳得挺廣的理論裏有個宇宙大霹靂學說。大致是這麽個情況,好幾百億年之前的宇宙啊,跟現在的宇宙那可差老多了。那時候各個星球之間的距離呢,跟現在比起來,那是相當近了。
後來啊,有一場宇宙爆炸,這一炸可不得了,各個星球就跟鬧別扭似的,互相離得遠遠的。這些星球的遠離速度呢,因為品質不一樣,所以也不太相同。不過啊,基本上每秒鐘都能遠離千米往上呢。
到現在啊,宇宙膨脹這事兒還在接著幹呢。往回倒騰到千百年前,那時候各個星體之間的距離,可比咱們現在瞅見的星體間的距離近老多了。這麽著的話,咱們的老祖宗擡頭看星空的時候,瞧見的可能比咱們現在瞅見的更亮堂、更帶勁兒,能把人震得一機靈呢。
從陸地奔到星河,人類把那瑰麗的想象變成真事兒,這一折騰就花了千百年吶。等人類好不容易闖進那片璀璨的星河裏頭,這才瞅見,嘿,夜裏頭閃著小弱光的星星,個兒居然大得很呢,再一看,人類和星河之間離得那叫一個老遠老遠的。
人類剛一接觸這個全新的領域,就驚覺這地兒可比人原先想的壯觀多了。在這老早就存在的浪漫裏頭啊,還藏著好些秘密,就等著人類接著去探索呢。
【光年之外的宇宙】
在科學家眼裏呀,光速可不單單是個表示光跑得多快的數兒,那簡直就是現在速度的天花板了。就咱們目前這點兒科學技術水平,想超過光速?哼,門兒都沒有的事兒。
咱就從自個兒的生活經兒裏頭琢磨,那物件兒跑得越快啊,它搗鼓出來的破壞就越邪乎。您想啊,被一輛開著的汽車給撞一下子,跟被一輛騎著的自由車撞一下子,那結果可差著十萬八千裏呢。
這原因挺好明白的。汽車自個兒就挺沈的,它還得跑挺高的速度呢,那肯定得要更大的勁兒,這麽一來,動力勢能和慣性就都更大了。把這些個勢能全加一塊兒,那就是汽車的總品質了。所以啊,東西跑得越快,自個兒品質也就越大。就說那小得不能再小的電子吧,想達到光速,得要1045億電子伏特往上的動力呢,就現在這技術,人可給不出這麽大能量。
就現在那些最先進的對撞機來說啊,粒子的速度那可老接近光速了。最快的時候呢,每秒的速度也就比光慢那麽3.6公釐。嘿,這3.6公釐看著不大點兒,擱光速跟前兒好像都能不當回事兒似的。可就這麽丁點兒的差距啊,嘿,就成了人類咋也邁不過去的坎兒嘍。
2011年的時候,有報道說微中子的速度能比光速快60納秒呢。嘿,就這事兒,經過半年的排查,最後發現是咋回事兒呢?原來是電纜松了,才搞出這麽個實驗結果的誤差。
就算人類沖破了技術上的那些限制,超光速的粒子呀,它會跟光子起反應,弄出中性π介子來,這麽一折騰就把粒子的能量給消耗了,一直到這粒子的運動速度掉到光速為止。
所以啊,就現在來看呢,在咱們這個現實世界裏,物體速度的極限就是光速啦,大概每秒鐘能跑30萬千米呢。
嘿,您知道嗎?宇宙那可老大了,星體之間離得老遠老遠的。要是用平常那種計量距離的法子啊,那可太麻煩嘍。所以呢,那些聰明的科學家就琢磨啊,最後挑了人類世界裏最快的速度來當天文學裏計量距離的單位。啥速度呢?就是光在真空裏跑一年的距離唄,這就叫做光年啦。這1光年啊,差不多就是9.46萬億千米呢。
嘿,您知道嗎?人類現在能瞅見的宇宙直徑啊,大概是930億光年呢。這數位可老大了。再說說銀河,它的直徑呢,在10萬到18萬光年左右晃悠,這裏頭啊,有好幾千億個恒星,這麽老多恒星湊一塊兒,就弄出個特別老大老大的恒星體系。在人類目前知道的銀河系裏頭啊,估摸一下,最少也得有2000億個像太陽那樣的恒星系。咱太陽系離銀河中心有多遠呢?大約2.6萬光年。就這些個數位啊,對咱人類來說,想都不敢想,太大了,大得沒邊兒了。
科學技術一個勁兒地進步,人類能觀測到的銀河系範圍呢,那肯定是越來越大啦。可就算這樣,人類拼了老命能瞅見的那點兒範圍,也不過是個小角角,就像冰山露出來的那點兒似的。
科學家估摸啊,太陽系的半徑大概是1到2個光年呢。這就是說啊,要是咱想去太陽系外邊瞅瞅,那起碼得跨過一光年的距離。就照咱現在這科技發展的水平,去探索太陽系外邊的世界,那可得花老多錢了,老不劃算的事兒。
要是別的啥都不管,光瞅著時間來說呢,有那麽一輛汽車,它每小時能跑100千米的話,那就得用這個速度,白天黑夜不停地跑啊跑,得跑1080萬年才興許能跑出太陽系去呢。
這速度可忒慢了。當今世界上最牛的探測器那得是美國發射的帕克太陽探測器。這玩意兒最快的時候每秒能跑192千米呢,平常的速度大概每秒109千米。人家預計在2025年就能跑到離太陽大概620萬公裏的地兒去收集資料、分析數據了。
帕克太陽探測器啊,那可是人類造出來的飛得最快的飛行器了。就照它那速度,吭哧吭哧晝夜不停,還得勻速飛呢,想飛出太陽系?嘿,那得花上2748年的工夫。
可實際情況擺在這兒呢,裝置哪能一直有使不完的勁兒啊,再說了,那些部件還會磨損呢。就現在而言,走出太陽系,那就是個白日夢。說不定以後人類科技進步了,沒多會兒就能造出飛得更快的飛行器,好到宇宙更深處溜達溜達去。
可這肯定是個特漫長的工程啊,說不定人類還得花上成千上百年的工夫,才能夠得著太陽系的邊兒呢。子孫後代那是源源不斷啊,就因為有這一代接一代的努力和堅持,人類才有可能去摸到更多的真理。