光速是已知最快的速度吗?速度的极限是多少?带你感受速度的世界

科技
21阅读

我们生活在一个由物质组成的宇宙中,而根据唯物辩证法,一切物质都处于相对的静止和绝对的运动当中。

既然物质在不停地运动,那么就存在着物质运动的各种速度。人类文明在建设的过程中,也一直都在追求着“速度”的加强,其典型的例子就是各种交通工具。

在工业革命开始之前,人类一般都使用畜力来加快移动的速度,比如马就是一种受到了人们的驯化,而且速度和耐力都非常优秀的家畜。好马能够日行千里,是人们在紧急时刻的不二之选,诗句“红尘一骑妃子笑”就是证明。

随着工业革命之后人类技术的发展,我们的交通也不再依赖动物,取而代之的是各种速度更快、运载量更大而且更加坚固可靠的载具,比如火车、汽车、轮船和飞机。

这些交通工具让人们真正做到了“上天下海”,自然界的各种阻碍都被我们征服,全世界人民的交流开始变得更加容易,世界逐渐联通成为了一个整体。

不过这显然并不是人类发展交通工具的终点,我们在上世纪中期发明了能够进入太空的火箭,开始了地球生命的全新征程。

那些“慢动作”的事物

地球上的各种物质都有自己移动的速度,有的快得惊人,有的则出奇地缓慢。比如说我们脚下的大地其实也在不停地变化当中,这个过程被称为地球的板块运动。板块运动将原本连在一起的泛大陆分开成如今的模样,但这个过程花去了非常漫长的时间。

时至今日,板块运动仍然在持续着,速度大概是多快呢?举个简单的例子,世界第一高峰珠穆朗玛峰仍在上升,每年高度大约增加1.8厘米左右。相对于生物来说,这样的变化可以说是相当微不足道。

不过即使是生物,也有不少移动速度非常缓慢的,比如我们熟悉的乌龟、蜗牛,都是在动物的“赛跑”中会被远远地落在后面的动物。乌龟的爬行速度大约是每分钟0.003千米,换算过来在大约是在每分钟三米左右,而人只需要往前走几步就可以做到,耗时甚至不超过1秒。

蜗牛由于体型小,所以移动的速度也就更慢,即使是全速前进,每小时也只能移动8.5米,怪不得我们有“龟兔赛跑”、“蜗牛与黄鹂鸟”的寓言故事。除此之外,海马、树懒也是移动速度特别缓慢的生物。

自然界的“运动健将”

有慢速的事物自然也有快速的事物,自然界从不缺乏“运动健将”。在我们熟悉的哺乳动物中,就有羚羊、野兔、猎豹这样的奔跑高手,时速甚至可以达到百公里以上。他们在追逐中捕食与逃命,其技能完全是为了生存而一步步演化出来的。

令人意外的是,如今在人类身边安闲度日的家养宠物,其实也有不俗的实力,比如猫的奔跑速度可以达到每小时65公里,而灵缇犬的奔跑速度可以达到60-70公里每小时。

除了动物以外,还有一些自然现象的速度,和缓慢的板块运动形成了鲜明对比。在夏天,温暖潮湿的空气在海平面上不断上升,被吸入低压中心,最终开始剧烈旋转。最后形成的巨大风暴的速度可以达到每秒70米以上,换算成时速大约是250公里左右,足以将人类的定居点完全摧毁。

除了飓风之外还有海啸,它一般是海底地震所形成的,在海中传播的速度可以达到500-1000千米每小时,其雷霆万钧的气势足以在沿岸形成高达数十米的巨浪。

人造机械的速度

人类本身在自然界不是一种以速度见长的动物,我们在远古时期追捕猎物的时候,往往需要凭借着耐力去获得洗最后的胜利。在工业革命开始之后,人们开始利用全新的机械制造交通工具,首先是蒸汽机,然后是内燃机,人造的动力系统在稳步地发展中。

那么,人类制造的各种交通工具能够达到什么样的速度呢?汽车是我们生活中最常见的交通工具之一,一般的高速公路限速是120公里每小时,但汽车的极限时速往往在200公里以上。

比汽车更快的是现代的高速列车。中国是高速铁路最发达、发展最先进的国家,我们的高铁列车速度可以达到605公里每小时的“极限”,但高铁在平常的运行中为了保证安全,速度一般不会超过每小时300公里。

当我们把目光放到空中会发现,人类在飞机的速度上获得了比陆地交通工具更大的突破,很多战斗机已经突破了音速,也就是340米每秒,换算成时速大约是1224公里。

从上世纪中叶开始,人类将速度的突破用在了另一种飞行器的制造上,那就是火箭。要想摆脱地球的引力进入太空,首先我们需要突破的是“第一宇宙速度”,也就是每秒7.9千米,换算成时速大约是28440公里。

如果飞行器的速度突破了第一宇宙速度而小于第二宇宙速度,那么就可以围绕着地球运行而不被引力捕获,成为一颗“人造卫星”。如今的地球轨道上已经有许许多多的人造卫星,它们分别发挥着自己的作用,比如导航、监测天气、观测宇宙等等。

宇宙中的速度

介绍完了人类制造的交通工具的速度,我们接下来感受一下在地球之外,广大的宇宙空间里,速度究竟可以达到什么样的程度吧。上文介绍了第一宇宙速度,但对于天体的运行来说它实在是算不上什么。

如果我们要摆脱地球、太阳和银河系的引力,还需要达到第二、第三、第四宇宙速度,也就是11.2千米/秒、16.7千米/秒和120千米/秒。人类目前已经能够达到第三宇宙速度,但是要脱离银河系还是一个遥遥无期的目标。

除了这些理论上的速度,宇宙中还有很多的天体都有着自己的运行速度。就拿我们熟悉的地球来说,地球在自转的同时还在围绕着太阳公转,在赤道上的自转速度大约是 466 米/秒,换算成时速大约是1677公里;公转的速度更快,平均达到了10.722万千米/小时,是一艘满载着生命的巨大“飞船”。

不过生活在地球上的人们,因为自身太过渺小,并没有合适的参考系,所以不会时时刻刻感受到这样的速度,只能够通过遥远星体的位置变化来知晓。

速度的极限

我们介绍的速度在不断地加快,是不是宇宙中的速度没有极限?并非如此,宇宙中同样存在着已知“最快”的速度,那就是光速。光是在常规的空间中行进速度最快的物质,达到了每秒30万公里,对于我们有概念的很多距离,光都只需要行进一瞬间而已。

因为光在宇宙中沿着直线传播,速度又最快,人们把光行驶过一定时间的距离作为衡量长度的单位,比如我们熟悉的“光年”。光年可不是时间单位,它指的是光行驶一年的距离,比如我们所处的银河系的直径就在10万光年左右。

根据科学家的测算,已知宇宙的直径大约是930亿光年,这对于现在的我们来说几乎是不可能“穿越”的距离,毕竟人类的生命实在是太过短暂。

在一般的空间之中,光速是极限,但是要“超越”光速也不是不可能。既然在空间中有着极限,那我们还可以突破空间本身的桎梏,比如在许多科幻作品中出现的“曲率引擎”,就有望打破光速的极限,让人类能够实现真正的星际旅行。

结语

人类文明在不断地突破自己的极限,但是我们同时也明白自己在宇宙中的存在是多么渺小,只能够算作是“沧海一粟”。

就目前来看,人类还没有办法离开我们的恒星系,也就是太阳系,就算是飞行得最远的“旅行者1号”也只是到达了太阳引力的控制范围之外,还没有彻底离开。

人类虽然能够看到太阳系之外的世界,但是我们还没有真正去“体会”过那个空间里发生的一切,这个目标和我们之间还有相当长的距离,只能够寄希望于人类未来的发展了。

宇宙中的物质在不断地运动着,我们对于速度的认知也是人类科技进步的结果。一切具体的技术的进步都需要有理论作为支撑,只有对于这个世界的运行规律进行不断地研究,最终才能够掌握改变这个世界的方法。

千百年来,人类一直都是这样前进着,一点点地将我们的世界改造成如今的模样。接下来,我们必然会向着无边的宇宙进军,让我们的足迹到达更加遥远的地方,看到更多的“风景”,将我们的文明发展到更加辉煌的程度。

来源:答案在这儿

the end
免责声明:本文不代表本站的观点和立场,如有侵权请联系本站删除!本站仅提供信息存储空间服务。