宇宙還存在一個除光速以外的速度限制, 這才是人類真正的障礙?

許多

科學家

認為，這個宇宙應該是一個生機勃勃的宇宙，生命在宜居行星上自然出現的機率接近100%，雖然現實上我們從來沒有找到任何地外生命的蹤跡。科學家們認為，宇宙的範圍太過廣泛，人類其實就像地球上的一窩螞蟻。

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在地球各處都會有螞蟻，但是螞蟻的探索能力有限，用盡全部資源也只能探索到距離螞蟻窩五十米遠的範圍，兩個螞蟻窩之間的間隔往往有上千公里，這意味著兩個螞蟻窩註定無法遇見。

所以即便宇宙中存在生命，對人類而言也是不可能找到的。宇宙間的距離實在太廣泛了，我們目前還沒有研究出可以在去往更遙遠空間的技術，甚至目前我們的物理理論基礎也並不支援人類進行遠距離的星級航行。

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關於星際航行的限制，很多人首先會想到的就是光速的限制，但是宇宙除了光速以外還有另一個速度限制，這個限制卻是大多數人都意想不到的，或許這才是人類面臨著的真正障礙？

GZK極限

其實如果能夠達到接近光速的程度，當然不可能沒有任何意義，即便人類無法探索幾千幾萬光年外的空間，但我們依舊可以自由地在太陽系周邊翱翔。宇宙中到處都是物質和資源，但是這些資源因為距離太過遙遠而根本無法帶回。

如果人類能夠達到接近光速的程度，那麼我們將可以在宇宙中將生命傳播得更遠，就算無法一次去太遠，但是周邊一百光年內的星球都是可以探索的，科學家們在尋找適宜生命居住的“超級地球”時，就曾在十幾光年的距離內找到過宜居星球。

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人類製造的飛船現在的最快速度大概是17公里每秒，是光速的一萬六千分之一，前往十光年外的地方，將會需要整整十數萬年。所以即便是十光年，對於現在的人類而言，也是暫時不可能達到的距離。

所以光速雖然相對於宇宙的尺度來說很慢，但對於現在的我們來說依舊很快，但是達到光速之前，我們人類需要面對許許多多的限制。

這其中有一個是達到物質在

太空

中穿梭時不得不面對的限制——Greisen-Zatsepin-Kuzmin 極限，簡稱GZK極限。

GZK極限也叫GZK攔截，指的是遙遠的宇宙空間外射線具有的理論上限值。這個限制用大白話講，就是在宇宙中高速執行的飛船有可能會“撞車”。

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一般情況下飛船其實是沒有撞車條件的，因為宇宙中的物質太過分散了，因為太空就是一個無限接近真空的環境。

比如已經在太空中飛行了43年的

旅行者

一號，甚至已經脫離太陽系日球層，去到星際空間中了，這個飛船依舊可以平穩飛行，沒有因為被天體撞擊的事情發生意外。

這其中旅行者一號仰仗的就是太空的空曠，大個的天體微粒會被它檢測到，它就能提前調整方向，而小於100微米的顆粒則完全不需要在乎，因為它的速度實在是太慢了。

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這裡說的慢，是相對於宇宙的慢，實際上旅行者一號就是上文所說能達到每秒17公里的最快飛行器，但是在這個正常的速度下，宇宙微粒不會對飛船造成任何破壞。但是當接近光速，甚至僅僅達到1%光速的飛船在宇宙中航行的時候，就必須要注意宇宙中的微小顆粒了。

即便是宇宙太空，也不可能存在完全真空的情況。在恆星周邊一邊都會有許多被引力吸引過來的行星和隕石，這些都是肉眼能見的物質一般情況下我們都可以做到完全避讓。

但是宇宙中更多的是肉眼無法看見的物質，比如地球上的氫氣和氦氣就會因為地球的引力不夠而慢慢漂浮到大氣層的頂端，並且逃逸出去，也就是說說宇宙中首先是一定會漂浮著很多這樣的微小元素。

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這些氫氣與氦氣雖然只是氣體，但依舊屬於物質。構成這些物質的原子都是擁有一定質量的，如果是旅行者一號這種“緩慢”的飛行器撞到，結果肯定是無事發生。

但是如果讓接近光速的飛船撞擊到這些氣體，那麼久就會產生GZK攔截現象，這些微小的原子會與飛船表面發生強烈的撞擊效果。

如果僅僅是宇宙塵埃會撞上飛船，那其實也不算什麼大問題，因為宇宙塵埃在太空中依舊是十分稀少的存在。但是隻有一點點質量的亞原子粒子，也會在飛船接近光速時被撞上。

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而在太空中，亞原子粒子是充斥著整個空間的，這些粒子一般都是被宇宙中的高能射線撞擊原子，導致分離成電子、質子等微粒。根據科學家的計算，平均每一平方米就會有大約1個亞原子粒子。

簡單來說，太空中有一張密不透風的網，任何接近光速的物質都會在撞擊到這個網之後被破壞或者減速，這就是所謂的GZK極限。

光速對人類的限制

除了GZK極限，其實光速本身對人類也有十分殘酷的限制，光速是世界上最為神奇的一個引數之一，它代表著物質能達到最高速度的極限。一般物體的速度會隨著參照系的改變而發生改變，但是光的速度卻永遠不會改變，無論如何觀測，在真空之中的光速的都是約等於三十萬公里每秒。

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光速使人變重

根據愛因斯坦的相對論，光速是空間中的最快速度上限，有些空間因為質量太大，被引力所扭曲，所以在這種被扭曲的空間中，光速會變得更慢一些。

而最終要的是，任何物質都無法達到100%光速，只有沒有質量的光子才能達到光速，即便是質量非常小的亞原子粒子，也永遠無法達到光速。

而且任何運動中的物體，都會隨著速度的增加而增加質量，根據愛因斯坦的質能方程式，當物質獲得巨大的能量被加速到接近光速時，那麼這個物體的質量將會變得非常的大。

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簡單來說，一個無限接近光速運動的針，它的質量會比黑洞還要大，屆時它將會變成一個新的黑洞，周圍的物質包括光，都會被其吸進去。

所以即便人類的飛船能夠接近光速，在加速過程中，不斷增加的質量也很有可能將飛船壓塌。屆時飛船可能就變成一個新的黑洞，屆時飛船裡的人都將不復存在。

光速使人變慢

物體接近光速時，質量變大後還會造成另外一個影響。在愛因斯坦的相對論中，時間與空間是一體的，因此當質量變大後，周圍的空間會被物質的強大質量壓到扭曲變形。

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扭曲的空間會讓物體周圍的時間流速也發生變化，總的來說，空間扭曲的程度越大，時間的流速就會越慢。而空間扭曲的程度又是取決於物體的質量，質量卻是來源於不斷加速的能量。

所以所有物體都會出現，越接近光速，它的時間流動速度就會越慢。如果一艘無限接近光速的飛船從地球出發，前往一千光年外的星球，那麼在地球上的人將會看到一艘飛船以極快的速度出發，地球上經歷了一千年，飛船終於到達了。

但是在飛船上的

宇航員

卻會看到完全不同的場景，從他的視角上看，由於他是以接近光速的速度離開地球，所以在飛船運轉時他是無法繼續看到地球變化的，因為影象的傳播速度也不過是光速，只能剛剛好追上他，也就是在他眼中的地區畫面將會幾乎靜止。

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即便飛船是以光的速度飛行了一千年，但是對於飛船和宇航員來說，很可能是一眨眼的事情，當他到達目的地的時候，回頭望去，雖然實際上已經過去了一千年了，但他看到的地球還會是剛離開時的模樣。

所以說，在光速執行時，宇航員的時間可以說是相對靜止的，這對於人類而言，算是一個好訊息，因為這意味著宇航員將有可能去往更加遙遠的星空。

光速並沒有像想象中快

在目前人類的物理理論中光速已經是宇宙間速度的極限，但是光的速度還是太慢了，就像上文所說的一樣，前往一千光年以外的星球，就必須要一千年，雖然對於宇航員來說這個時間的流速會變慢，但是對於全人類來說，一千年的時間真的是太長了。

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人類現代文明到現在也才數百年，並沒有一千年的時間用來等待一個無法預知的結果。而且，距離限制的不僅僅是交通，還有通訊，兩個星球之間的資訊傳輸必須要一千年，以人類百年的壽命，無法支撐這麼長時間的探索。

簡單來說，除非全人類移居星球，不然人類就算能達到光速，也無法從遙遠星球中有效獲得資源和資訊。

最為恐怖的是，相對於宇宙的尺度，一千光年的距離可能連一粒沙都算不上，即便我們達到了光速，最終也不過想開頭所描繪的螞蟻一樣，用盡全力也只能夠探索周邊的五十米地，而這個世界的周長卻能達到萬公里。

其實50米與4萬公里相比較，遠不如一千光年與宇宙的尺度比較來得誇張。現在人類可觀測宇宙直徑有930億光年。

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更為可怕的是，即便人類有能力探索一千光年甚至一萬光年的星際空間，但是在這麼小的範圍中，找到適合人類居住或者擁有資源的星球卻是十分困難，甚至可能沒有這種星球。

如何超越光速探索宇宙？

目前人類幾乎無法看到使用光速探索宇宙的希望，不僅僅光速本身就難以到達，光速對於探索宇宙實在有限。

在科學家們的設想中，藉助蟲洞也許可以實現超光速行駛，可以在一瞬間從宇宙的一處到達另一處，這種方式甚至有可能做到超越光速的效果。

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除此以外，還有很多科幻小說都十分熱衷於討論曲率引起的加速，這種加速方式主要是依靠將飛船前後的空間進行扭曲，達到飛船向前移動的效果。換成生活中能夠理解的情況，應該就是將飛船前面的路面挖一個向下的斜坡，那麼飛船就不需要任何動力也會往下掉，這種方式同樣可以達到超越光速的效果。

這並不會違背相對論，因為即便看起來飛船好像超越光速了，但那時空間扭曲的效果，實際上飛船相對於它的空間是靜止不動的。

結語

光速與GZK極限對於太空探索來說的確是一個極大的挑戰，如果人類沒能克服挑戰，那麼我們將在會被困在地球上，與地球同生共死。研究顯示，地球很快可能會在幾十億年後被膨脹成紅巨星的太陽所吞沒，那一天也將是包括人類早內的所有地球生命的末日。

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因此我們要努力想辦法在太空中探索，找到屬於人類的後路，這樣人類才能在宇宙中繁衍生息，將文明長久延續下去。