袁岚峰9月前
为什么会有三个宇宙速度?慢慢飞难道飞不出地球吗? 对航天感兴趣的人,肯定都听说过三个宇宙速度:第一宇宙速度等于7.9公里/秒,第二宇宙速度等于11.2公里/秒,第三宇宙速度等于16.7公里/秒。#航天 #第一宇宙速度 #第二宇宙速度 #第三宇宙速度 不过我经常看到,许多人对这些概念感到困惑。典型的问题是:飞出地球为什么一定要超过某个速度呢?如果你保持一个比较低的速度慢慢飞,比如说1公里/秒,难道你飞不出地球吗? 实际上,当然可以。如果你能一直保持某个大于零的速度,那么你当然可以飞出地球,飞得任意远。速度等于位移除以时间,所以如果速度为常量,那么时间趋于无穷的时候位移也趋于无穷,这本来就是速度的定义嘛。 但真正的问题在于,你如何保持速度?地球一直在对你施加引力,所以如果你想保持一个恒定的速度,就一定要有一个相反的力来跟引力抵消。这就需要消耗能量,对火箭来说就是要消耗燃料。 现在要点来了:在航天当中,燃料是极其宝贵的东西,比在地面上开汽车的燃料宝贵得多。在地面上开车,没油了你大不了停下来,找个地方加油再继续开。但在太空中你没法补充燃料,如果在燃料耗尽之前你达不到目标,就会被地球或者其他星球拽回来,前功尽弃。 你可能会问:何不多带些燃料呢? 得,这又是航天跟地面行驶的一个本质区别。汽车前进的动力是轮胎反推地面的摩擦力,但在太空中你无处借力,只能通过向后喷射物质来让火箭箭身前进。 这就导致一个问题:你要达到的速度越高,需要带的燃料就越多,但这些增加的燃料本身又需要更多的燃料来推动,导致一个恶性循环。结果是,单位质量燃料的效果大大下降。
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光速慢如蜗牛?在宇宙尺度下,30万公里/秒的速度竟连“家门口”都出不去! 家人们,我们从小就被灌输“光速是宇宙中最快的速度”——每秒30万公里,一秒钟能绕地球7圈半,听起来快到极致,仿佛能瞬间跨越任何距离。可真相却颠覆认知:在浩瀚宇宙面前,光速慢得像一只爬行的蜗牛,慢到人类可能永远被困在太阳系,慢到我们看到的星空,全是“过去的残影”。 先感受一下光速在“地球尺度”的“神速”:从中国最北端的漠河到最南端的曾母暗沙,直线距离约5500公里,光只需0.018秒就能抵达;从地球到月球,38万公里的距离,光走1.28秒就能到达,当年阿波罗登月的宇航员,从月球发回的信号,地球接收时几乎没有延迟。可一旦跳出地球,进入太阳系,光速的“慢”就开始暴露无遗。 从地球到太阳,平均距离1.5亿公里,光需要8分20秒才能到达。这意味着,我们每天看到的太阳,其实是它8分钟前的样子——如果此刻太阳突然熄灭,人类要等8分钟后才会发现天空变暗。而这,还只是太阳系的“近邻”。 再看火星,作为人类最关注的“移民候选星”,它与地球的最近距离约5500万公里,光需要3分03秒才能抵达;最远时距离约4亿公里,光要走22分16秒。这意味着,当人类未来向火星发射探测器,探测器发回的信号,我们至少要等3分钟才能收到;如果想和火星上的宇航员视频通话,一句话说出去,要等6分钟以上才能收到回应,这样的“延迟”,让实时沟通成为奢望。 而这,还只是在太阳系内部。如果把目光投向太阳系外的第一颗恒星——比邻星,光速的“慢”就变得更加残酷。比邻星距离地球约4.2光年,“光年”是光在一年里走的距离,1光年约9.46万亿公里。这意味着,光从比邻星出发,要走整整4.2年才能到达地球。我们现在看到的比邻星,其实是它4.2年前的样子;如果此刻比邻星发生超新星爆炸,人类要等4.2年后才会观测到这场宇宙灾难。 更让人绝望的是,银河系的直径约10万光年,光要穿越整个银河系,需要整整10万年!人类目前最快的航天器是帕克太阳探测器,最高速度约每秒100公里,仅为光速的1/3000。按照这个速度,航天器要飞到比邻星,需要约1.2万年;要飞出银河系,需要约3000万年——而人类文明的历史才短短几千年,这样的时间尺度,远超人类的承受范围。 再把视野放大到宇宙尺度:可观测宇宙的直径约930亿光年,光要从宇宙的一端飞到另一端,需
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光速到底有多慢 光速一秒30万公里 看起来很快对吧 但如果你知道真相 可能会怀疑人生 此刻你看到的太阳 其实是8分钟前的样子 月球上的光要1.3秒才到你眼睛 也就是说 你看到的世界都是过去 没有一样是现在 天文学家更惨 他们每天观测的星空 都是几十年几百年前的画面 比如你看到北极星的光芒 那是430年前发出的 明朝万历年间的光 现在才到地球 如果人类想飞到最近的恒星比邻星 就算以光速飞行也要4.2年 而银河系直径10万光年 意味着光要跑10万年 才能从这头到那头 更夸张的是 可观测宇宙直径930亿光年 光要跑930亿年 这就是为什么科学家说 光速在宇宙尺度上慢的像蜗牛 因为空间实在太大了 更可怕的是 这种慢正在毁掉人类的星际梦想 想象一下 你在火星上遇到紧急情况向地球求救 最快也要等44分钟才能收到回复 这44分钟里 你只能眼睁睁看着氧气一点点耗尽 如果是在海王星 这个等待时间会拉长到8小时 足够你把遗言写3遍了 NASA的旅行者1号探测器更惨 它现在发回地球的信号 单程就要21个小时 工程师发个指令过去 等收到回复 一天都过去了 你说这效率还不如古代八百里加急呢 那我们能不能跑得比光更快 答案让人绝望 不行 爱因斯坦的相对论早就把话说死了 光速就是宇宙的限速标志 任何有质量的东西都别想超过它 原因很简单 当你的速度接近光速时 你的质量会疯狂暴涨 就像往背包里不断塞东西 背包越来越重 最后你连动都动不了 想要真正达到光速 那得消耗掉整个宇宙的能量 这显然是天方夜谭 而光为什么能跑这么快 因为光子没有质量 它生来就是为了以光速狂奔 想慢都慢不下来 但科学家们从来不是认命的人 2025年6月 欧洲工程技术研究杂志 发表了一个震撼实验 科学家用高压电火花 在实验室里制造出了微弱的引力波 这可是能扭曲时空的力量 黑洞碰撞才会产生的那种 更激动人心的是 科学家提出的曲速引擎理论 有了新突破 这种引擎不是让飞船自己跑得快 而是像冲浪一样 在飞船前方压缩时空 后方拉伸时空 让飞船骑着时空的波浪前进 理论上能超光速 而且还不违反相对论 就像你站在传送带上 人没动但传送带带着你飞速前进 还有更科幻的虫洞 想象把一张纸对折 然后在折叠处戳个洞 原本纸两端的距离瞬间就拉近了 虫洞呢就是宇宙中的这个洞 它能把相隔亿万光年的两个点 直接连起来 2025年的最新研究证实 负能量不是科幻概念 实
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