以前啊,咱们就只能在地上眼巴巴瞅着星星和月亮,然后在自个儿脑袋里瞎琢磨出一幅特美的画儿。眼巴前儿呢,随着科学技术一个劲儿发展,咱可算是摆脱了引力那股子拽着的劲儿,找着探索星空的道儿喽。
就这时候,我们才明白过来,夜里那些繁星啊,离咱们的距离可比咱们原先琢磨的远多了。地球上常用的米啊、厘米啊、千米啥的计量单位,用来描述人和星河的距离可就太难为它们了。那科学家咋办呢?为了能方便计量,就开始拿光的速度当标准,计算从地球到别的星球的距离。光在真空里跑一年所走过的距离就叫做1光年,这1光年大概有9.46万亿千米呢。就人类现在这技术水平,这距离可真是远得没边儿了。
【从陆地到星河】
科技还不咋发达的时候呢,人类就对天上那片世界有了特别奇妙的幻想。你看啊,后羿射日、嫦娥奔月,牛郎织女的故事里王母娘娘拔下簪子划出银河,再有国外古希腊那些哲学家对宇宙本源又是思考又是探索的,这全都是古代人类对天空好奇的表现啊。
技术有限呐,他们探不了太阳、月亮和星星。不过呢,人家用一种特奇妙的想象,把这块儿空白给补上了。
地心说之后有日心说,狭义相对论之后又冒出来广义相对论,再往后还有宇宙大爆炸理论呢。您瞧,人类探索宇宙、认识宇宙啊,就跟搭积木似的,拆了搭,搭了拆,这么一点一点地让这认识变得越来越周全。
一直到上个世纪50年代啊,苏联造出来的第一颗人造卫星上了太空,打这起,人类才渐渐能对宇宙有比较直溜儿的探索研究了。
到今儿个,人类探索宇宙这事儿,满打满算也就进行了70多年呗。
跟宇宙那老大的体量一比啊,70多年的时间,想让人类把宇宙全整明白,可太难喽。不过就这几十年的工夫,人类也没少探听到宇宙的那些小秘密。
想离开地球呀,就得从地心引力那束缚里挣脱出来。啥时候一个物体每秒的速度能超过7.9千米了呢,这时候啊,向心力就开始对这物体起作用了,这物体就绕着地球打转喽。
这速度可不是死数儿呢。在赤道附近啊,这速度的要求就能降到每秒7.4千米啦。要知道,这速度说的是物体贴着地表飞的速度。一般的飞行器呢,会飞到离地表大概150千米的高空去,在那儿啊,地心引力的作用小了点儿,这时候速度要求就是每秒7.8千米喽。
要是想离开地球轨道啊,那就得彻底从地球引力的手掌心里逃出来。这时候呢,物体跑起来的速度就得每秒达到11.2千米才行。那要是想冲出太阳系呢,就得从太阳的引力里挣脱出来。嘿,您知道吗,太阳的引力差不多是地球的33万倍呢!这么一来,物体就得有更大的速度才能摆脱这引力,咋也得每秒跑16.7千米往上了。
那可不,太阳系外边还有银河系呢,再往外还有星系团、超星系团啥的。一个物体要是想摆脱这些系统的引力,那速度可得老快了才行。可人类的科技水平就那么回事儿,只能看到眼巴前儿的地儿,太远的就瞅不见喽,所以啊,这些数据现在根本就算不出来呢。
宇宙可不是纹丝儿不动的,它呀,一直都在动呢。那人类探测宇宙距离,主要就靠红移这办法。咱就拿生活里的事儿打比方吧,车朝着咱开过来和车离咱远远儿去的时候,咱听到的声波那可不一样,就这么着,靠着声音就能知道车是来还是走了。
红移跟这原理有点像,就是接收的东西从声波变成光波了。靠波长的变化,再加上别的数据,就能判断距离咋变的。瞅瞅人类能探测到的最靠边星体的光波变化,咱们大概就能算出这一块宇宙的直径了。
如今传得挺广的理论里有个宇宙大爆炸学说。大致是这么个情况,好几百亿年之前的宇宙啊,跟现在的宇宙那可差老多了。那时候各个星球之间的距离呢,跟现在比起来,那是相当近了。
后来啊,有一场宇宙爆炸,这一炸可不得了,各个星球就跟闹别扭似的,互相离得远远的。这些星球的远离速度呢,因为质量不一样,所以也不太相同。不过啊,基本上每秒钟都能远离千米往上呢。
到现在啊,宇宙膨胀这事儿还在接着干呢。往回倒腾到千百年前,那时候各个星体之间的距离,可比咱们现在瞅见的星体间的距离近老多了。这么着的话,咱们的老祖宗抬头看星空的时候,瞧见的可能比咱们现在瞅见的更亮堂、更带劲儿,能把人震得一机灵呢。
从陆地奔到星河,人类把那瑰丽的想象变成真事儿,这一折腾就花了千百年呐。等人类好不容易闯进那片璀璨的星河里头,这才瞅见,嘿,夜里头闪着小弱光的星星,个儿居然大得很呢,再一看,人类和星河之间离得那叫一个老远老远的。
人类刚一接触这个全新的领域,就惊觉这地儿可比人原先想的壮观多了。在这老早就存在的浪漫里头啊,还藏着好些秘密,就等着人类接着去探索呢。
【光年之外的宇宙】
在科学家眼里呀,光速可不单单是个表示光跑得多快的数儿,那简直就是现在速度的天花板了。就咱们目前这点儿科学技术水平,想超过光速?哼,门儿都没有的事儿。
咱就从自个儿的生活经儿里头琢磨,那物件儿跑得越快啊,它捣鼓出来的破坏就越邪乎。您想啊,被一辆开着的汽车给撞一下子,跟被一辆骑着的自行车撞一下子,那结果可差着十万八千里呢。
这原因挺好明白的。汽车自个儿就挺沉的,它还得跑挺高的速度呢,那肯定得要更大的劲儿,这么一来,动力势能和惯性就都更大了。把这些个势能全加一块儿,那就是汽车的总质量了。所以啊,东西跑得越快,自个儿质量也就越大。就说那小得不能再小的电子吧,想达到光速,得要1045亿电子伏特往上的动力呢,就现在这技术,人可给不出这么大能量。
就现在那些最先进的对撞机来说啊,粒子的速度那可老接近光速了。最快的时候呢,每秒的速度也就比光慢那么3.6毫米。嘿,这3.6毫米看着不大点儿,搁光速跟前儿好像都能不当回事儿似的。可就这么丁点儿的差距啊,嘿,就成了人类咋也迈不过去的坎儿喽。
2011年的时候,有报道说中微子的速度能比光速快60纳秒呢。嘿,就这事儿,经过半年的排查,最后发现是咋回事儿呢?原来是电缆松了,才搞出这么个实验结果的误差。
就算人类冲破了技术上的那些限制,超光速的粒子呀,它会跟光子起反应,弄出中性π介子来,这么一折腾就把粒子的能量给消耗了,一直到这粒子的运动速度掉到光速为止。
所以啊,就现在来看呢,在咱们这个现实世界里,物体速度的极限就是光速啦,大概每秒钟能跑30万千米呢。
嘿,您知道吗?宇宙那可老大了,星体之间离得老远老远的。要是用平常那种计量距离的法子啊,那可太麻烦喽。所以呢,那些聪明的科学家就琢磨啊,最后挑了人类世界里最快的速度来当天文学里计量距离的单位。啥速度呢?就是光在真空里跑一年的距离呗,这就叫做光年啦。这1光年啊,差不多就是9.46万亿千米呢。
嘿,您知道吗?人类现在能瞅见的宇宙直径啊,大概是930亿光年呢。这数字可老大了。再说说银河,它的直径呢,在10万到18万光年左右晃悠,这里头啊,有好几千亿个恒星,这么老多恒星凑一块儿,就弄出个特别老大老大的恒星体系。在人类目前知道的银河系里头啊,估摸一下,最少也得有2000亿个像太阳那样的恒星系。咱太阳系离银河中心有多远呢?大约2.6万光年。就这些个数字啊,对咱人类来说,想都不敢想,太大了,大得没边儿了。
科学技术一个劲儿地进步,人类能观测到的银河系范围呢,那肯定是越来越大啦。可就算这样,人类拼了老命能瞅见的那点儿范围,也不过是个小角角,就像冰山露出来的那点儿似的。
科学家估摸啊,太阳系的半径大概是1到2个光年呢。这就是说啊,要是咱想去太阳系外边瞅瞅,那起码得跨过一光年的距离。就照咱现在这科技发展的水平,去探索太阳系外边的世界,那可得花老多钱了,老不划算的事儿。
要是别的啥都不管,光瞅着时间来说呢,有那么一辆汽车,它每小时能跑100千米的话,那就得用这个速度,白天黑夜不停地跑啊跑,得跑1080万年才兴许能跑出太阳系去呢。
这速度可忒慢了。当今世界上最牛的探测器那得是美国发射的帕克太阳探测器。这玩意儿最快的时候每秒能跑192千米呢,平常的速度大概每秒109千米。人家预计在2025年就能跑到离太阳大概620万公里的地儿去收集资料、分析数据了。
帕克太阳探测器啊,那可是人类造出来的飞得最快的飞行器了。就照它那速度,吭哧吭哧昼夜不停,还得匀速飞呢,想飞出太阳系?嘿,那得花上2748年的工夫。
可实际情况摆在这儿呢,设备哪能一直有使不完的劲儿啊,再说了,那些部件还会磨损呢。就现在而言,走出太阳系,那就是个白日梦。说不定以后人类科技进步了,没多会儿就能造出飞得更快的飞行器,好到宇宙更深处溜达溜达去。
可这肯定是个特漫长的工程啊,说不定人类还得花上成千上百年的工夫,才能够得着太阳系的边儿呢。子孙后代那是源源不断啊,就因为有这一代接一代的努力和坚持,人类才有可能去摸到更多的真理。