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        光速是已知最快的速度嗎?速度的極限是多少?帶你

        放大字體  縮小字體 發(fā)布日期:2021-09-18 19:39:25    作者:高雨凡    瀏覽次數(shù):71
        導(dǎo)讀

        我們生活在一個(gè)由物質(zhì)組成的宇宙中,而根據(jù)唯物辯證法,一切物質(zhì)都處于相對(duì)的靜止和絕對(duì)的運(yùn)動(dòng)當(dāng)中。既然物質(zhì)在不停地運(yùn)動(dòng),那么就存在著物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的各種速度。人類(lèi)文明在建設(shè)的過(guò)程中,也一直都在追求著“速度”的加


        我們生活在一個(gè)由物質(zhì)組成的宇宙中,而根據(jù)唯物辯證法,一切物質(zhì)都處于相對(duì)的靜止和絕對(duì)的運(yùn)動(dòng)當(dāng)中。

        既然物質(zhì)在不停地運(yùn)動(dòng),那么就存在著物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的各種速度。人類(lèi)文明在建設(shè)的過(guò)程中,也一直都在追求著“速度”的加強(qiáng),其典型的例子就是各種交通工具。

        在工業(yè)革命開(kāi)始之前,人類(lèi)一般都使用畜力來(lái)加快移動(dòng)的速度,比如馬就是一種受到了人們的馴化,而且速度和耐力都非常優(yōu)秀的家畜。好馬能夠日行千里,是人們?cè)诰o急時(shí)刻的不二之選,詩(shī)句“紅塵一騎妃子笑”就是證明。


        隨著工業(yè)革命之后人類(lèi)技術(shù)的發(fā)展,我們的交通也不再依賴動(dòng)物,取而代之的是各種速度更快、運(yùn)載量更大而且更加堅(jiān)固可靠的載具,比如火車(chē)、汽車(chē)、輪船和飛機(jī)。

        這些交通工具讓人們真正做到了“上天下海”,自然界的各種阻礙都被我們征服,全世界人民的交流開(kāi)始變得更加容易,世界逐漸聯(lián)通成為了一個(gè)整體。

        不過(guò)這顯然并不是人類(lèi)發(fā)展交通工具的終點(diǎn),我們?cè)谏鲜兰o(jì)中期發(fā)明了能夠進(jìn)入太空的火箭,開(kāi)始了地球生命的全新征程。



        那些“慢動(dòng)作”的事物

        地球上的各種物質(zhì)都有自己移動(dòng)的速度,有的快得驚人,有的則出奇地緩慢。比如說(shuō)我們腳下的大地其實(shí)也在不停地變化當(dāng)中,這個(gè)過(guò)程被稱為地球的板塊運(yùn)動(dòng)。板塊運(yùn)動(dòng)將原本連在一起的泛大陸分開(kāi)成如今的模樣,但這個(gè)過(guò)程花去了非常漫長(zhǎng)的時(shí)間。

        時(shí)至今日,板塊運(yùn)動(dòng)仍然在持續(xù)著,速度大概是多快呢?舉個(gè)簡(jiǎn)單的例子,世界第一高峰珠穆朗瑪峰仍在上升,每年高度大約增加1.8厘米左右。相對(duì)于生物來(lái)說(shuō),這樣的變化可以說(shuō)是相當(dāng)微不足道。



        不過(guò)即使是生物,也有不少移動(dòng)速度非常緩慢的,比如我們熟悉的烏龜、蝸牛,都是在動(dòng)物的“賽跑”中會(huì)被遠(yuǎn)遠(yuǎn)地落在后面的動(dòng)物。烏龜?shù)呐佬兴俣却蠹s是每分鐘0.003千米,換算過(guò)來(lái)在大約是在每分鐘三米左右,而人只需要往前走幾步就可以做到,耗時(shí)甚至不超過(guò)1秒。

        蝸牛由于體型小,所以移動(dòng)的速度也就更慢,即使是全速前進(jìn),每小時(shí)也只能移動(dòng)8.5米,怪不得我們有“龜兔賽跑”、“蝸牛與黃鸝鳥(niǎo)”的寓言故事。除此之外,海馬、樹(shù)懶也是移動(dòng)速度特別緩慢的生物。



        自然界的“運(yùn)動(dòng)健將”

        有慢速的事物自然也有快速的事物,自然界從不缺乏“運(yùn)動(dòng)健將”。在我們熟悉的哺乳動(dòng)物中,就有羚羊、野兔、獵豹這樣的奔跑高手,時(shí)速甚至可以達(dá)到百公里以上。他們?cè)谧分鹬胁妒撑c逃命,其技能完全是為了生存而一步步演化出來(lái)的。

        令人意外的是,如今在人類(lèi)身邊安閑度日的家養(yǎng)寵物,其實(shí)也有不俗的實(shí)力,比如貓的奔跑速度可以達(dá)到每小時(shí)65公里,而靈緹犬的奔跑速度可以達(dá)到60-70公里每小時(shí)。



        除了動(dòng)物以外,還有一些自然現(xiàn)象的速度,和緩慢的板塊運(yùn)動(dòng)形成了鮮明對(duì)比。在夏天,溫暖潮濕的空氣在海平面上不斷上升,被吸入低壓中心,最終開(kāi)始劇烈旋轉(zhuǎn)。最后形成的巨大風(fēng)暴的速度可以達(dá)到每秒70米以上,換算成時(shí)速大約是250公里左右,足以將人類(lèi)的定居點(diǎn)完全摧毀。

        除了颶風(fēng)之外還有海嘯,它一般是海底地震所形成的,在海中傳播的速度可以達(dá)到500-1000千米每小時(shí),其雷霆萬(wàn)鈞的氣勢(shì)足以在沿岸形成高達(dá)數(shù)十米的巨浪。



        人造機(jī)械的速度

        人類(lèi)本身在自然界不是一種以速度見(jiàn)長(zhǎng)的動(dòng)物,我們?cè)谶h(yuǎn)古時(shí)期追捕獵物的時(shí)候,往往需要憑借著耐力去獲得洗最后的勝利。在工業(yè)革命開(kāi)始之后,人們開(kāi)始利用全新的機(jī)械制造交通工具,首先是蒸汽機(jī),然后是內(nèi)燃機(jī),人造的動(dòng)力系統(tǒng)在穩(wěn)步地發(fā)展中。

        那么,人類(lèi)制造的各種交通工具能夠達(dá)到什么樣的速度呢?汽車(chē)是我們生活中最常見(jiàn)的交通工具之一,一般的高速公路限速是120公里每小時(shí),但汽車(chē)的極限時(shí)速往往在200公里以上。



        比汽車(chē)更快的是現(xiàn)代的高速列車(chē)。中國(guó)是高速鐵路最發(fā)達(dá)、發(fā)展最先進(jìn)的國(guó)家,我們的高鐵列車(chē)速度可以達(dá)到605公里每小時(shí)的“極限”,但高鐵在平常的運(yùn)行中為了保證安全,速度一般不會(huì)超過(guò)每小時(shí)300公里。

        當(dāng)我們把目光放到空中會(huì)發(fā)現(xiàn),人類(lèi)在飛機(jī)的速度上獲得了比陸地交通工具更大的突破,很多戰(zhàn)斗機(jī)已經(jīng)突破了音速,也就是340米每秒,換算成時(shí)速大約是1224公里。



        從上世紀(jì)中葉開(kāi)始,人類(lèi)將速度的突破用在了另一種飛行器的制造上,那就是火箭。要想擺脫地球的引力進(jìn)入太空,首先我們需要突破的是“第一宇宙速度”,也就是每秒7.9千米,換算成時(shí)速大約是28440公里。

        如果飛行器的速度突破了第一宇宙速度而小于第二宇宙速度,那么就可以圍繞著地球運(yùn)行而不被引力捕獲,成為一顆“人造衛(wèi)星”。如今的地球軌道上已經(jīng)有許許多多的人造衛(wèi)星,它們分別發(fā)揮著自己的作用,比如導(dǎo)航、監(jiān)測(cè)天氣、觀測(cè)宇宙等等。



        宇宙中的速度

        介紹完了人類(lèi)制造的交通工具的速度,我們接下來(lái)感受一下在地球之外,廣大的宇宙空間里,速度究竟可以達(dá)到什么樣的程度吧。上文介紹了第一宇宙速度,但對(duì)于天體的運(yùn)行來(lái)說(shuō)它實(shí)在是算不上什么。

        如果我們要擺脫地球、太陽(yáng)和銀河系的引力,還需要達(dá)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。人類(lèi)目前已經(jīng)能夠達(dá)到第三宇宙速度,但是要脫離銀河系還是一個(gè)遙遙無(wú)期的目標(biāo)。



        除了這些理論上的速度,宇宙中還有很多的天體都有著自己的運(yùn)行速度。就拿我們熟悉的地球來(lái)說(shuō),地球在自轉(zhuǎn)的同時(shí)還在圍繞著太陽(yáng)公轉(zhuǎn),在赤道上的自轉(zhuǎn)速度大約是 466 米/秒,換算成時(shí)速大約是1677公里;公轉(zhuǎn)的速度更快,平均達(dá)到了10.722萬(wàn)千米/小時(shí),是一艘滿載著生命的巨大“飛船”。

        不過(guò)生活在地球上的人們,因?yàn)樽陨硖^(guò)渺小,并沒(méi)有合適的參考系,所以不會(huì)時(shí)時(shí)刻刻感受到這樣的速度,只能夠通過(guò)遙遠(yuǎn)星體的位置變化來(lái)知曉。



        速度的極限

        我們介紹的速度在不斷地加快,是不是宇宙中的速度沒(méi)有極限?并非如此,宇宙中同樣存在著已知“最快”的速度,那就是光速。光是在常規(guī)的空間中行進(jìn)速度最快的物質(zhì),達(dá)到了每秒30萬(wàn)公里,對(duì)于我們有概念的很多距離,光都只需要行進(jìn)一瞬間而已。

        因?yàn)楣庠谟钪嬷醒刂本€傳播,速度又最快,人們把光行駛過(guò)一定時(shí)間的距離作為衡量長(zhǎng)度的單位,比如我們熟悉的“光年”。光年可不是時(shí)間單位,它指的是光行駛一年的距離,比如我們所處的銀河系的直徑就在10萬(wàn)光年左右。



        根據(jù)科學(xué)家的測(cè)算,已知宇宙的直徑大約是930億光年,這對(duì)于現(xiàn)在的我們來(lái)說(shuō)幾乎是不可能“穿越”的距離,畢竟人類(lèi)的生命實(shí)在是太過(guò)短暫。

        在一般的空間之中,光速是極限,但是要“超越”光速也不是不可能。既然在空間中有著極限,那我們還可以突破空間本身的桎梏,比如在許多科幻作品中出現(xiàn)的“曲率引擎”,就有望打破光速的極限,讓人類(lèi)能夠?qū)崿F(xiàn)真正的星際旅行。



        結(jié)語(yǔ)

        人類(lèi)文明在不斷地突破自己的極限,但是我們同時(shí)也明白自己在宇宙中的存在是多么渺小,只能夠算作是“滄海一粟”。

        就目前來(lái)看,人類(lèi)還沒(méi)有辦法離開(kāi)我們的恒星系,也就是太陽(yáng)系,就算是飛行得最遠(yuǎn)的“旅行者1號(hào)”也只是到達(dá)了太陽(yáng)引力的控制范圍之外,還沒(méi)有徹底離開(kāi)。

        人類(lèi)雖然能夠看到太陽(yáng)系之外的世界,但是我們還沒(méi)有真正去“體會(huì)”過(guò)那個(gè)空間里發(fā)生的一切,這個(gè)目標(biāo)和我們之間還有相當(dāng)長(zhǎng)的距離,只能夠寄希望于人類(lèi)未來(lái)的發(fā)展了。



        宇宙中的物質(zhì)在不斷地運(yùn)動(dòng)著,我們對(duì)于速度的認(rèn)知也是人類(lèi)科技進(jìn)步的結(jié)果。一切具體的技術(shù)的進(jìn)步都需要有理論作為支撐,只有對(duì)于這個(gè)世界的運(yùn)行規(guī)律進(jìn)行不斷地研究,最終才能夠掌握改變這個(gè)世界的方法。

        千百年來(lái),人類(lèi)一直都是這樣前進(jìn)著,一點(diǎn)點(diǎn)地將我們的世界改造成如今的模樣。接下來(lái),我們必然會(huì)向著無(wú)邊的宇宙進(jìn)軍,讓我們的足跡到達(dá)更加遙遠(yuǎn)的地方,看到更多的“風(fēng)景”,將我們的文明發(fā)展到更加輝煌的程度。


         
        (文/高雨凡)
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