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银河系

人类在目前是没有可能离开银河系的,以目前人类的能力,人类连太阳系都走不出去,而太阳系只不过是银河系边缘的一个普通星系。而在银河系中,像太阳这样的黑洞有4000亿颗,犹如恒河沙数。

狭义的宇宙

狭义的宇宙是根据目前已知的科学推论出来的一个宇宙模型,它的大小是可以预测的,形状也已经被科学家们建立了一个大概,但我们仍然无法准确的来衡量银河系在已知宇宙中存在的大小,假设银河系的大小是一个电子,那么狭义宇宙的大小应该相当于是一片大海。

广义的宇宙

如果我们用更加广泛的看法来看待问题,那么宇宙是无限大的,它不存在开始也不存在于结束,就像数学里一根无限延伸的直线,所以讨论宇宙的大小并没有意义。

最后给大家附上我们无限漂亮的银河系

银河系插图

整个宇宙是无限的。我们所在的宇宙是有限的,直经约920亿光年,她是一个巨大的圆球形物体,星系中的恒星和我们的太阳系就是组成我们所在宇宙的最小微粒,如果把地球缩小成1个电子那么大,太阳就是个原子核。

如果把恒星缩小成原子核那么大,我们所在的宇宙就有地球那么大。如果把银河系缩小成电子那么大,我们所在的宇宙就有乒乓球那么大。

宇宙具有人为的唯一规定性,其大无外。如果说宇宙之外还有宇宙违背人类当初对宇宙概念的定义,是自相矛盾。人类决不可以违反逻辑而出尓反尔。无穷大是它的基本定义和内涵。另外人类的局限性不可能看清宇宙的全貌。人的视线永远是有限的。人的活动空间是宇宙大海中的一滴水(比喻无限小,其实无法量化)。即然宇宙是无穷无尽的,那么我们看到的银河系也只能是无穷小。跟无边无界的宇宙比无法量化。

人类在目前是没有可能离开银河系的,以目前人类的能力,人类连太阳系都走不出去,而太阳系只不过是银河系边缘的一个普通星系。而在银河系中,像太阳这样的黑洞有4000亿颗,犹如恒河沙数。

目前人类只有美国人去过月球,需要使用很大的火箭才能把飞行器发射到探月轨道上去,我们中国的长征5号大火箭还需要不断改进才能具备这样的能力,而目前中国发射的探月的玉兔航天器到了月球上不久就失联了——因此从我们中国这样的航天大国的实际情况就可以看出,我们人类还处在探索地月系的道路上,距离你说的离开银河系的科学目标至少有100年以上的技术差距。

而要想离开太阳系,必须改变我们目前的这种依靠液氢液氧的火箭技术,我们需要使用新的能源,以更高的速度以及更大的可持续性的能量来发射火箭,才能把飞行器推出太阳系。具体可以参考科幻小说《三体》,那里有一些类似的描写,不失科学性与科普性。

最近,搞“科学突破奖”的富豪们与霍金等人宣布了一个“突破摄星”计划,根据这个计划,地球人将使用激光把光帆加速到近光速,然后飞出太阳系去。不过这个计划的实施难度相当大,一方面是所需要的激光器的功率大得惊人,超过了三峡的发电功率。而且,激光如何瞄准在高空的光帆(犹如用手枪去大100公里外的一个蚊子)也是一个巨大的技术困难。目前来看“突破摄星”计划的思想是好的:走近光速的飞行器发展道路。但是,其技术上的困难是巨大的。

总结如下:目前我们人类很难走出太阳系,那就更不可能走出银河系了。

人类现在最远才去过38万公里之外的月球,就连地球附近的行星都没去过。而人类发射的太空探测器最远才飞了0.0022光年(40年前发射升空的旅行者1号),它至今还未飞出太阳系。而距离太阳最近的恒星(比邻星)远在4.2光年之外,如果以旅行者1号的速度飞向比邻星,需要数万年的时间。

因此,以当前的技术想要飞出银河系非常困难,要知道银河系的跨度10万光年,我们距离银河系盘面的边缘大约2.5万光年,即便与银盘垂直方向的边缘也在数千光年之外。

但如果未来能够造出可以达到更高速度的宇宙飞船,那么飞出银河系是有可能的。考虑到离开银河系至少要飞数千光年的距离,而且飞船的速度也不可能达到光速,所以飞出银河系至少要上万年甚至数十万年的时间,这就需要一代又一代人的努力。在这样的星际飞船上,需要有强大的生命保障系统,人类可以在飞船上繁衍生息。无论是动力系统,还是生命保障系统,人类当前的技术都无法达到,但在遥远的未来是有可能的。

银河系插图1

虽然通过普通的宇宙飞船飞出银河系是可行的,但效率极其低下,根本无法在一代人之内实现。想要快速实现星系际旅行,只能寻求理论和技术上的共同突破。在这些理论方案中,虫洞最受人关注。虫洞是一种时空捷径,它的两端连接着遥远的时空。如果有办法撑开虫洞,让飞船进入其中,就能实现跨空间旅行。

总之,人类是有可能离开银河系的,但这样做的动机是什么?毕竟,这样星系际旅行的投入是个天文数字。

银河系直径十万到十二万光年,看图大概能推测出地球距离银河系边缘大概2.5到3万光年。姑且按3万光年算,在这个尺度下,我觉得一万和十万都没啥区别。

那么,从地球起飞,飞行三万光年,我们就能飞出银河系了。以目前地球宇宙飞船的速度就别想了,光速都得飞三万年。要达成目标,必须造出超越光速的宇宙船!

根据爱因斯坦的理论,宇宙中光速最快,没有什么东西能超越光速。为啥这么说?因为运动的时间会变慢。举例:假如你很能跑,可以一直加速,且能量无限。你越接近光速,自身的时间就越慢。这里需要强调的是,只有你自己变慢,你周围其他围观你的人的时间不变。当你达到光速的一瞬间,自身时间静止,你不但无法加速,甚至不能动弹,速度自然就变慢了。速度一慢,时间也就不再静止,你又可以加速到光速,但时间又静止,你又慢下来。。。周而复始。

听起来是不是挺绝望?

那么,搞一台时间加速器,确保达到光速的时候,自身时间不会停止。这样,就可以超越光速,用目前人类寿命可接受的时间飞越三万光年,飞出银河系。

或者,研发出科幻小说中的曲率引擎技术,使空间超光速压缩,瞬间就可以到达银河系边缘。

还有个想法,造一艘方舟式的宇宙船,带上延续人类文明所需的一切,慢慢飞个成百上千万年的,或者亿年,,,总会飞到的不是吗?

当然,你必须先研究出近乎无限能量的推进器。不管是时间加速器,还是曲率引擎,或是文明方舟,都必须要有可以提供几乎无限能量的装置。

我们捋一捋,飞出银河系总共分两步:第一步:造出无限能量的推进器。第二步,绕过“光速最快”的宇宙法则,超越光速。

银河系的直径高达10万光年,这个距离大到超出了人们的想象。以目前的技术水平,研制的深空探测器才刚刚离开太阳系不久。美国发射的“先驱者”10号和11号探测器、“旅行者”1号和2号探测器的最大速度只有每秒30多千米,以这样的速度,它们将飞行数十万年才能到达较近的恒星。因此,目前人类还无法飞到银河系深处。但是,技术的发展是无止境的。

特别是依据爱因斯坦的相对论理论,当运动速度大大提高以至于接近光速时,会存在缩尺效应。速度越快,该效应越明显。利用这一原理,设想可以制造一种飞船,利用核能或其他方式推进,不断加速,当飞行速度接近光速时,天体间的距离就会大大缩短,甚至可用几年甚至几个月时间穿越整个银河系。这是对飞船这个参照系而言的。如果以地球为参照系,飞船几个月的旅行时间地球人会感觉经历了几百万甚至上亿年时间。所以从理论预言看,利用未来先进的近光速飞船,一个人在生命周期内是可以飞到银河系深处的。

 
两个好消息是:人类有可能飞出银河系;而且依靠人类现在已知的技术基本就足以实现。两个坏消息是:依靠人类现在已有的技术无法飞出银河系(其实不要说银河系,连太阳系都出不去);而关键的那个技术能不能从“已知”变成“已有”,谁也不知道。

明确一点说,那个已知的关键技术是可控核聚变。而人类现有的技术只是化学火箭,靠这种运载工具,即使把整个地球的燃料都烧尽,也出不了太阳系。

为什么是这样呢?这需要从火箭的基本原理说起。

火箭向前进,依靠的是向后高速喷射推进剂。根据牛顿第三定律,箭身会得到一个向前的动量,以保持总动量守恒。为了达到更高的速度,就需要携带更多的燃料。但是燃料本身在燃烧前也是载荷,为了推动这些燃料,又需要更多的燃料。由此导致,随着燃料的增加,每增加一单位燃料带来的好处越来越少。

决定火箭速度的公式,叫做齐奥尔科夫斯基公式:

V = v_0 ln(m_0/m_f)。

其中,V是火箭获得的最终速度,v_0是喷流相对于箭身的速度,m_0是初始的总质量,包括推进剂,m_f是推进剂耗尽后的总质量。

齐奥尔科夫斯基

在这个公式中,最引人注目的是那个ln,即自然对数。这意味着,你把m_0从1增加到2的收获,等于从2增加到4的收获,等于从4增加到8的收获,等于从8增加到16的收获……

因此,这是一种极慢的增长。到了后面,想提高一点最终速度,付出的代价会大得不可思议。即使把整个地球的燃料全部耗尽,也提高不了多少。

明白了这个道理,你就可以理解,可控核聚变是人类进行星际航行唯一可靠的能源。《三体》中下面的这个情节,你也就可以理解了。

在组建太空军时,总部把太空战争理论研究分成独立的三部分,分别是低技术战略、中技术战略和高技术战略,以适应未来人类世界可能达到的各种技术层次。太空军司令员常伟思让32名政治部的军官选择进入哪个研究室,结果是有24人选择低技术战略研究室,7人选择中技术战略研究室,选择高技术战略研究室的只有章北海一人。

《三体》提出的一个设想,在现有航天技术条件下,想要飞得远,飞得快,航空器就要多带燃料,这样必然要大大加重航空器自身的重量,相应的,那就必然要减少航空员的重量,否则整个航空器就太沉了,飞不动,飞不远了。《三体》提出的设想是:只带大脑!就是把云天明的大脑从脑壳里取出来,泡在营养液里,放入航空器,飞向茫茫的太空!

其实只带大脑,虽然相比整个肉体,重量确实轻了不少,但是毕竟还有重量的,下一步的发展,能不能把人的大脑电子化?放在一个优盘里,也就是ai智能和人脑的结合,甚至航空器本身拟人化,把人的意识注入航空器。

虽然这脑洞有点大,但是我相信,某种意义上,科学和宗教在爬同一座真相之山,科学从南坡爬,宗教从北坡爬,爬到山顶之后发现,哥俩儿会师了!会师之后发现的真相之一是:原来人真的可以脱离肉身!宗教叫做灵魂,科学叫做电子波。

实际上我们所在的太阳系大概是在猎户臂的支臂上,太阳绕银河系转一圈需要2.5亿年左右,速度为250千米一秒,绕银河系中心转动,而距离银河系中心的距离大概是2.6万光年,实际上离得非常远,我们处于银河系的边缘地带,那既然这样,看起来好像离开银河系也没有想象中的那么远,可是这么想真的是大错特错,宇宙的庞大远远超出人类的想象,甚至是不可想象,那好,先说点实际的吧,目前人类制造过的飞行器最快速度大约是70公里一秒,地球离最边缘的矮行星冥王星最远能有73亿公里左右,就这么直线飞过去也要三年多,但是冥王星并不是太阳系的边缘,在其外还有柯伊伯带和更遥远的奥尔特云,距离太阳大约有五万个和十万个天文单位之间,这大概是多远呢,太阳的光需要一光年才能到奥尔特云,可以说无比的遥远,就拿刚刚飞出日光层的旅行者一号来说吧,还需要3万年才能穿过奥尔特云,彻底离开太阳系。

  那么,如果未来有一天人类飞出太阳系之外,是否离离开银河系也就不远了呢,答案是否定的,首先银河系的直径约有十万光年左右,光从其中一端走到另外一段也要十万年之久,虽然太阳系的位置处于银河系边缘,那以光的速度至少也要走上二三万年才能出去,以人类目前的龟速来说看起来根本遥遥无期,甚至是永远不可能,以目前来看,人类别说离开银河系了,离开太阳系的都不可能,更何况人类目前仅仅只登陆过月球,所以假如要想离开银河系的话,人类乘坐的航天器至少要比光速快一千倍,但就目前人类所认知的理论来说,光速已经是宇宙的最大常量了,要么就是我们对于宇宙的认知有误,要么人类能够找到其他的办法,比如虫洞或者是空间折叠。

  那么,这么说人类离开银河系是否就彻底没希望了呢,这个也不好说,毕竟对于未来,对于未知,谁都无法说一定就没有机会了,而实际上人类也不用做什么,或许也能离开银河系,这个时间大约是在三十亿年之后,我们所在银河系将与邻近的仙女座发生碰撞,这两个星系将在七十亿年之后合并成一个更大的椭圆形星系,那个时候新的星系将不再被人类称为银河系,不过,那个时候假如人类还存在的话,我想应该能够找到一些其他的办法,或者未来有一天人类真的能发现比光更加快速的东西,并且加以利用,是的,宇宙这么大,谁又能说的明白呢,万一要是真的有呢,至少我觉得有可能。

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