太空旅行是可能还是幻想

bushuang

依据目前的科学技术水平，人类还不具备从事太空旅行的条件。在太空领域，人造飞行器的飞行速度仅为光速的七千五百分之一，用作太阳系九大行星间的探访还是差强人意，如果要从事星际之旅则显然力不从心。即使要到距地球最近的恒星比邻星访问，单程也得耗时近4万年之久。能源燃料的问题很难解决，更不必说要抵达更遥远的星系了。因此，怎样在尽可能短的时间内，跨越浩瀚无垠的星际距离，是太空旅行要解决的核心问题。这一切，人们能够解决吗？

太空旅行有多少难题需要克服

从有文明开始，人类就一直向往着去其他恒星系旅行，发现新世界，寻找新机遇。但就目前情况而言，这还只能是一个梦想。那么人类想要实现太空旅行，到底需要取得什么样的技术突破呢？

早期的太空旅行设想，是受到爱因斯坦广义相对论的启发而产生的。相对论理论认为，相对于地球上的时间，如果在星际飞船中，时间会随着飞行速度的增加而变慢；越接近光速，时钟就走得越慢。这样一来，理论上就能大大缩短字航员旅行所用的时间，当然参照的是我们地球上的时间。因此，将飞船大幅度地提速，以至接近光速，是太空旅行的条主要的思路。

首当其冲的是推进剂的质量。目前航天器是靠火箭推动的，当推进剂从火箭内向某个方向喷出，利用反推进力推动航天器按照相反的方向飞行。我们所希望的运行速度越高，所需要的推进剂也就越多，质量也就要越好。

想要到邻近恒星系旅行，推进剂的需求量实在太大了，用尽了地球上的资源也无法满足这一需求。例如，一个航天飞机般大小的运载器，假如以100光年的慢速飞到我们邻近的恒星系，它装备着航天飞机所采用的化学火箭，我们可能需要10的119次方千克的推进剂。而整个地球世界的质量也只有10的55次方千克，可见人类倾其所有也无法走完这一旅程。 很显然，火箭不是实施太空旅行的方法。

我们希望能找到一种全新的运行方式，仅需要很少的推进剂或根本不需要推进剂。这意味着需要一种方法，能改变重力或惯性力，或者能针对适当的时空结构来推进航空器的运行。

人类面临的另一个难关是能源。即使我们有个非火箭式的空间推进器，它不需要推进剂而可以直接把能量转换为动力，但是它也离不开大量的能量。初步估计，同样一个航天飞机大小的运载器，到达离我们最近的恒星系，需要50年的旅行时间，需要7x10的19次方焦耳的能量。这和航天飞机连续飞行50年所需的能量是大致差不多的。

有人设想，我们可以利用物质和反物质的互相转化来解决能源的问题。这也是种大智大勇的想法。但是事实如何呢？经估算，即使能制造出物质反物质的火箭推进装置，以3/4光速去比邻星访问，往返时间较之前可缩短至十年，但仍然要消耗掉相当于全美国能够持续使用十万年的能量！

而当今人类的反物质生产能力又如何呢？说说目前拥有世界上最大的高能粒子加速器的美国费米实验室吧，它的年运行成本比美国政府的财政预算还高，而它一年所生产的反质子，如果能全部转化为能量的话，充其量也只能点燃一只普通的电灯泡！从投人产出考虑，绝对的得不偿失！

人类需要利用太空中的能量，而不是将地球的能量消耗殆尽。也就是说我们需要在获取能源的理论方面取得长足突破。

此外，即使有朝一日解决了能源问题，近光速飞船如何避免与太空物体相撞，也令人发憷。以如此的高速运动，哪怕是一粒原子也将会成为导弹。而星际间的太空并非空无物。 单看人们对“小行星撞地球”的恐惧，就知道那将是多么惨烈的一幕啊！

最令人不安的是人性的悲剧。近光速旅行的字航员，将经历场“天上方数日，地上已千年”的时间错位游戏。在空间中，他们虽没有比地球人拥有更多额外的时间，但经过几年时空旅行返回地球，却要目睹和亲历人类遥远而新奇的未来，要面对地球上数百年甚至数千年之后的景象。那时人类文明仍然存在或者早已不复存在，同时他们也与自己的亲人、朋友和生活中熟悉的一切诀别。

人类为实现太空旅行提出的天才设想

既要实现太空旅行，又要避免上述悲剧的发生，以常规思维来看，就只有寄希望于超光速飞行了。然而，依据现有的条件，人类连近光速飞行都不现实，何谈超光速飞行！

爱因斯坦有个质量和能量等积的定律告诉我们，一个物体自身的质量将随其运动能量的增加而增加。就是说，物体的移动速度越接近光速，所花费的能量就越多，其质量的增加也就越快，这为进步提速增加了更多的困难。

例如，当速度是光速的10%时，物体的质量会增加倍以 上。如要达到并保持光速，物体的质量就会变成无穷大，并要消耗无限多的能量。这就从根本上决定了，除了光或其他不含内在质量的波，才能达到光速。而宇宙中的其他的任何物体都只能以低于光速的速度移动。这种不可逾越的障碍就注定人类水远造不出光速飞船，更不要说做超光速的太空旅行了。

为了摆脱传统思维模式所面临的根本困境，一些西方天体物理学家开始另辟蹊径。他们不再琢磨怎么超过光速，而是思考如何绕过光速障碍的问题。爱因斯坦的弯曲时空观又为他们指明了方向。这么看来，爱因斯坦的“广义相对论”确实是物理学和天文学中的“黄金宝典”。

这种弯曲而复杂的时空观，似乎暗示了宇宙空间中存在着各种异乎寻常的可能。其中就包括了相距遥远的两点之间存在着不同的连接方式的那种情况。为了找到以较低的速度就能跨越星际距离的时空捷径，甚至能在过去和未来之间自由往来，当代物理学界的精英，在黑洞和虫洞特性以及时空局部弯曲的可能等研究方面，提出了一些极富创意而又极其令人费解的设想。

但是，到目前为止，所有的这一切，都仅仅是一此原理的推演和天才的猜测，目前还根本无法得到验证。除非人类对宇宙终极规律的认识有了划时代的飞跃，或者人类自身的科技水平有了革命性的突破。否则，太空旅行的梦想，就永远只是纸上谈兵。


本文选自：今日头条

yehangdy

最近网上很火的黑洞就是因为存在时空扭曲，也是所有关于时空穿梭，太空旅游目前所掌握的唯一有可能性的地方了

cream123

为什么速度越大，质量就会越大？

jansie1314

到目前为止，不是可能，就是幻想