以人类之识,光速堪称速度极致,它一秒间便能跨越 299792.458 千米的迢迢距离,足以绕地球赤道 7.48 圈。试想,倘若整个宇宙仿若一座宏大的舞台,那光速无疑是舞台上最为敏捷的舞者。然而,天文学家却披露了一个令人诧异的真相:即便我们能够驾驭光速,宇宙的边际于我们而言依旧永远遥不可及。
在庞大宇宙中就算光速飞行,永远到不了边缘是必然?
先从太阳系说起。太阳与地球之间的距离,光得耗费 8 分钟才能穿越。而太阳系的边界远在奥尔特云,那儿距地球约一光年之遥。旅行者一号探测器自 1977 年发射至今,历经四十余载,仅仅飞行了 230 亿公里,要想真正脱离太阳系,还需上万年的漫漫征途。即便搭乘光速飞船,也得耗费整整一年方能飞出太阳系,宇宙的浩瀚程度可见一斑。
将视野拓展至恒星,我们相邻的比邻星系统距地球约 4.22 光年。哪怕是以光速飞行,也得历经四年方可抵达。这已然是最近的恒星系统,要是想飞出银河系,起码需要三千年;而前往最近的仙女座星系,更是一场长达 254 万年的漫长旅程。宇宙的尺度之大,着实令人惊叹不已。
更为棘手的是,宇宙在持续扩张。1929 年,天文学家哈勃发现,宇宙中的星系皆在相互远离,并且距离我们越远的星系,其退行速度越快。这恰似宇宙是一个不断被吹胀的气球,上面的斑点(星系)都在彼此渐行渐远。依据欧航局普朗克卫星于 2013 年测定的哈勃常数,宇宙的膨胀速率约为每百万秒差距每秒 67 千米。这表明,在每 326 万光年的距离上,宇宙的膨胀速度便会增加 67 千米。所以,在距离地球 145 亿光年以外的区域,宇宙的膨胀速度已然超越光速;而在 930 亿光年之外的空间,膨胀速度更是光速的数倍。
我们所能观测到的宇宙直径已达 930 亿光年,这已然超出人类的想象范畴。然而,即便以光速朝着宇宙边缘飞行 930 亿年,也无法抵达可观测宇宙的边缘。因为宇宙在不停膨胀,那些距离我们超过 930 亿光年的星系所发出的光,永远无法抵达地球。我们在以光速飞行的同时,宇宙边缘因膨胀而远去的速度更快,我们始终无法追上它。
从物理学角度来讲,爱因斯坦的相对论表明,任何具备质量的物体都无法达到或超越光速。这是由于物体的速度越快,其质量就越大。倘若真的能达到光速,物体的质量将变为无穷大,所需的能量同样会无穷大,这显然是不切实际的。宇宙膨胀速度能够超越光速,是因为这并非物体的运动,而是空间自身的伸展,犹如一块被拉伸的橡皮泥,表面的两个点会越拉越远,但点本身并未挪动。
如此看来,光速在宇宙面前似乎也显得迟缓起来,犹如一只慢慢蠕动的蜗牛。那么,人类是否就永远被禁锢在这宇宙之中,无法探寻到其边缘呢?或许并非如此。科学家们正在钻研曲速航行技术,尝试通过弯曲时空来达成超远距离的旅行。就如同把一张纸对折,原本处于纸两端的点便能彼此靠近。也许在未来的某一天,人类能够寻觅到突破光速限制的途径,真正探索到宇宙的边界。但就当下而言,即便以光速飞行,我们也无法抵达宇宙的边缘。这便是宇宙的奇妙与严苛之处,它宛如一个满是无尽谜题的巨大宝藏,等待着我们去逐步揭开其神秘的面纱。