為什麼有人說人類永遠走不出銀河系?

遍地黃金888


為什麼人類要幻想著走出銀河系呢?也許人類的DNA裡面就隱藏著對未知世界的強烈探索慾望的本能吧!

科學家認為人類的祖先起源於大約300萬年前的非洲大草原。而如今人類足跡已經遍佈整個地球。這得益於人類對未知世界的好奇心和不斷探索世界的慾望。現在人類的好奇心已經不再滿足於探索地球了。我們的目光已經投向了地球以外的世界。人類已經在月球上留下了自己的腳印。人類的探測器已經拜訪了太陽系中所有的行星。人類探索的腳步不會停止,相信有一天人類會往返於太陽系中的各個星球之間。

圖示:銀河系

那麼人類會走出銀河系嗎?這還真不好說。我想未來的人類肯定會有這樣的雄心壯志的。但是人類可能永遠不會走出銀河系。因為銀河系實在是太大了。我們的速度又太慢了。科學家通過觀測估計銀河系的直徑至少有10萬光年。太陽系位於距離銀河系中心2.6萬光年的一條銀河系支臂上。我們距離銀河系的邊緣大約有2.4萬光年的距離。

即使光穿越這段距離也需要24000年。這對於人類來講實在是一個非常漫長的時間。當然人類的宇宙飛船是不可能達到光速的。物理定律要求它只能接近光速。如果我們能夠接近光速飛行,那也是非常了不起的技術突破了。科學家認為,如果我們的宇宙飛船以接近光速的速度飛行,宇宙飛船內的宇航員的時間就會變得慢起來。他們可能只用20年左右的時間就會到達銀河系的邊緣。這讓人類飛出銀河系變成了可能。

圖示:能夠提速到接近光速,我們就能走出銀河系

宇宙飛船中的人時間只過了20年左右,但是地球上的人們卻實打實的度過了24000年。當這些探索銀河系邊緣的宇航員勇士們返回地球時,地球已經過去了48000多年的時間。地球上的人也許已經把他們給忘記了。

不管怎麼說,我覺得人類要想飛出銀河系唯一的辦法就是提速,再提速速,速度快到接近光速,我們就有可能走出銀河系。而科學家在理論上提出的蟲洞很可能在現實當中是實現不了的。

圖示:蟲洞理論上可以讓我們在星際旅行中“抄近路”

那我們能夠實現宇宙飛船速度接近光速嗎?現在我們是不可能做到了,只能寄希望於後人了。後人如果突破不了。我們還是老老實實在太陽系待著吧!沒有這樣的速度,我們連探索銀河系內的外星世界都是不可能的。

對此,大家是怎麼看的呢?


兔斯基聊科學


銀河系,一個巨大的天體系統,最少由2000億顆恆星組成,其直徑長達16萬光年。我們的太陽系就位於銀河系的獵戶臂上,距離銀心大約2.6萬光年。

在太陽系中太陽帶領著地球以及眾多天體以每秒250千米的速度圍繞銀河系中心旋轉,旋轉一週需要2.2億年。那麼如此巨大的範圍,人類能不能走出銀河系,飛向更遙遠的星空呢?

雖然目前人類飛行最遠的人造物體,旅行者一號已經飛到了距離地球211億公里外的星際空間,但是對於浩瀚的宇宙空間來說旅行者一號僅僅飛了20個光時,飛出太陽系的範圍將需要上萬年的時間。


而銀河系厚度大約是3000光年,如果垂直向上飛,以我們目前依靠的化學動力火箭也是不可能離開銀河系的,就算離開銀河系也要達到第四宇宙速度,就是120公里每秒才能擺脫銀河系的引力束縛。所以達到第四宇宙速度也需要幾百萬年。顯然對於人類壽命只有幾十年的時間而言,這是最致命的問題。


不過,如果能夠接近光速飛行才有機會離開銀河系,根據愛因斯坦的鐘慢尺縮效應認為,當物體的運動速度越快時間會越慢,當達到光速時間會趨勢與0,那麼接近光速時間會非常的緩慢,3000光年或許僅要幾年的時間。

然而亞光速要巨大的能量來支撐,人體根本承受不住這樣的速度,因此穿越光年距離只能通過愛因斯坦羅森橋來實現了,也就是蟲洞。看過星際穿越的朋友都知道,蟲洞是將兩個不同時空進行摺疊,通過隧道來到達星際旅行,這樣就不需要提高速速飛行來離開銀河系了。



不過遺憾的是,目前為止科學家對蟲洞理論還一無所知。


宇宙探索未解之迷


銀河系厚度3000光年,而人類目前還沒有跨越1光天的距離,所以從目前的人類科技水平來看,人類的確無法走出銀河系,不過科技是不斷髮展的,走出銀河系並非沒有一點可能。

人類目前飛的最遠的飛行器是旅行者1號,飛出了220億公里,信號傳遞回來就需要十幾二十個小時,但是仍不足光一天飛行的距離(約260億公里),旅行者1號儘管是幾十年前的東西,可直到現在人類的航天技術也還沒有顛覆性的突破,仍是靠化學能源推動,這種方式無法使飛船獲得光速的千分之一,速度頂多是旅行者1號的幾倍到十幾倍,而太陽系、銀河系沒別的,就是大,都是以光年計算,如果不能突破現有的推進方式,飛出太陽系都是奢望,需要數千數萬年時間才能出太陽系,飛出銀河系那是想都不用想的事情,近乎妄想。悲觀地看待人類科技的發展,就會得到人類永遠也走不出銀河系的觀點,然而人類的優點是一直未曾停止探索,隨著對宇宙探索的不斷增加,將能認識到更多的宇宙現象,也能不斷地提升自己的科技實力,沒準就能找到離開銀河系的方法。

任何時候的科技都有時代的限制,二戰德國有很多開創性的設想,可那時候由於材料、能源等方面的不足,不足以支撐設想成為現實,可現在那時候的很多設想都已經成為了現實;10年前我們還在用著土鱉的直板機,一個用幾年,現在每一年都有很多新手機產品出現,而且通信的質量和其他功能的發展也很快,用日新月異形容也不算誇張。在理論上,有衝動等特殊的宇宙現象,可以溝通兩片星域,使飛行的距離大大縮短,如果能找到蟲洞,就能用短得多的時間飛出銀河系,不過也需要人類自身的科技實力有較大的發展,至少要拋棄現有的化學能源,比如用可控核聚變為能源,以曲率引擎為推進器,而可控核聚變目前已經看到了一些曙光,我國實現了5000萬℃的百秒運行,可能在未來幾十年人類就能用上可控核聚變產生的無限且清潔的能源。

以發展的眼光看問題,飛出太陽系乃至銀河系只是個時間問題,不過這個時間跨度可能會非常大,至少我們是看不到人類飛行器飛出銀河系的壯舉,飛出太陽系倒是有一絲絲可能,霍金站臺提出的“突破射星計劃”就想建設激光矩陣,製造微型航天器,利用激光矩陣將探測器加速到光速的20%左右,就可以實現在幾十年內到達4光年外的半人馬三星系統。


來看世界呀


遇事不決,量子力學,量子君來回答這個問題。

只能說,以目前人類的太空飛行技術,看起來是沒有走出銀河系的希望。可我們還是要有夢想,寄希望於人類航天技術飛越的未來。

銀河系是我們太陽系所在的巨大星系,由上千億顆太陽這樣的恆星組成,據我國郭守敬巡天望遠鏡的觀測,銀河系的直徑約為20萬光年。也就是想要穿越銀河系,即使是以光速,也需要20萬年。從上圖可以看到,太陽系在銀河系中的位置,太陽和它的行星小夥伴們繞著銀河中心運行,每一週期所需時間約為2億年。

對於以萬光年計算的距離,以光速都要飛行數萬年,這對人類來說,簡直無法想象。目前人類發射的旅行者系列飛船是地球上發射最快的飛船,也只能以光速萬分之一的速度飛行。想要到達離我們最近的恆星,也需要4萬年的時間,想要跨越具有千億顆恆星的銀河系,目前確實是天方夜譚。

人類的航天技術也在不斷精進,目前可以期望的是未來百年內,通過核聚變實現光速十分之一的速度,這樣只需要幾十年,就可以到達半人馬座恆星。至於更高速的飛行,就只能是存在於理論之中了,也許人類通過上萬年的科技發展,能夠達到接近光速的航行,但這對銀河系以萬光年計算的尺度來講,也是難以跨越。

上面講了,即使是人類實現了接近光速的航行,面對銀河系的浩渺,也需要萬年的飛行時間,這聽起來也很可怕。路途太遠,只能找出捷徑,抄近路。好在愛因斯坦提出有蟲洞一說,這種可以連接太空中遙遠地點的假想通道稱為“愛因斯坦-羅森橋”,被各種科幻作品廣泛引用,透過蟲洞,人類可以實現太空中的瞬間移動。

但蟲洞目前只是愛因斯坦理論上的預言,是否存在,如何啟動蟲洞,人類都還一無所知。但考慮到愛因斯坦預言的引力波,黑洞,最近都不斷在實驗所驗證,我們就深信愛因斯坦的蟲洞早晚也可以實現吧。


量子實驗室


銀河系是由恆星聚集形成的一個聚合體,主要成員就是恆星,銀河系屬於棒旋星系,在中心核球的兩端延伸出主要由氣體塵埃和恆星構成的旋臂,恆星主要都聚集在兩條旋臂之上,而另外兩條尚未完全形成。太陽系就是位於銀河系的獵戶臂上,這裡是恆星的聚集區。

銀河系最新數據直徑20萬光年,中心核球厚度大約1.2萬光年,太陽系就位於距離銀心大約2.6萬光年的獵戶臂上,正在以每秒大約250公里的速度繞銀心運動,2.5億年完成一個週期運動,太陽系形成至今繞銀河系轉動不到20圈。


說完銀河系我們再來看一下太陽系的結構,太陽系作為一個恆星系主要以太陽為核心,之後是八大行星,而小行星帶穿插其中。外層是柯伊伯帶,主要是一些矮行星、小行星以及其它天體碎片等。在柯伊伯帶外層有一個假想中的空間結構,被稱為奧爾特雲。奧爾特雲被認為是長週期彗星的故鄉,那裡有著大量的太陽系形成初期的天體碎片。奧爾特雲的直徑大約是2光年,這個範圍也就是太陽系的範圍,這是按照太陽引力作用來確定太陽系大小的。


目前人類的科技已經實現了飛出地球,最遠的足跡已經到了38萬公里之外的月球,最遠的探測器是旅行者一號,它已經飛到了220億公里之外。旅行者一號是NASA1977年發射,用來探測土星、木星及其衛星的,任務結束後將繼續向太陽系外飛行。目前它的速度已經超過了所在位置的第三宇宙速度,最終是可以飛出太陽系的。但是按照旅行者一號的速度大約需要17600年能飛出太陽系,之後會和太陽肩並肩繞著銀心運動。


人類如果按照常規的辦法連太陽系都很難飛出去,因為探測器不承載人,質量體積都可以很小。但如果是人類想要飛出太陽系,那麼就需要維生系統非常好的宇宙飛船,目前的動力形式是沒有辦法實現的。至少也要等到徹底掌握了可控核聚變技術,這只是第一步讓能量“源源不斷”,第二步就是儘可能地加速,但是理論在那限制著,有靜止質量的物質達不到光速,這才是硬傷。即使光速飛行都需要幾萬年才能飛出銀河系。



當然還有一個好處就是超高速運動帶來的時間膨脹效應,彌補了人類個體壽命的不足,很可能都不需要花費100年時間就可以飛出銀河系,但是外界的時間流逝可能已經過去了幾萬年幾十萬年。最好的辦法應該是曲率驅動可以達到光速甚至超光速運動,不然就是發現廣義相對論預言的蟲洞,穿過蟲洞直接實現來到銀河系之外的目的。


但是按照人類目前的發展,只有可控核聚變有機會實現,而曲率驅動和蟲洞目前來看只是科幻,現實生活中是不能指望的。所以說人類要想飛出銀河系真的是太難了,況且也沒有任何的意義,因為銀河系內有2000多億顆恆星,足夠人類文明來折騰了!



科學黑洞


38萬公里之外的月球是人類目前去過最遠的地方。隨著宇航科技的發展,人類在宇宙中能飛多遠?我們在未來可以飛出銀河系嗎?為什麼有人會說人類永遠無法飛出銀河系呢?

探索宇宙,飛向星辰大海,這一直是人類美好的願望。但宇宙實在太大了,人類或許會被限制在銀河系中,很難在宇宙中飛得更遠。

目前,人類只能依靠化學燃料作為宇宙飛船的動力來源。但化學燃料的效率非常低,一枚火箭的90%質量都被化學燃料所佔用,最終也只能讓小小的宇宙飛船加速到每秒十幾公里的速度。雖然這個速度可以讓宇宙飛船飛出太陽系,但卻要耗費極為漫長的時間。

旅行者1號以17公里/秒的速度飛向星際空間,等它飛出太陽系時,已是1.8萬年之後。這還只是半徑1光年的太陽系,考慮到銀河系盤面的直徑至少為10萬光年,就連銀盤的厚度都有2000光年,秒速十幾公里在浩瀚的宇宙中猶如蝸牛爬行。

事實上,如果沒有持續的動力,每秒十幾公里的速度根本飛不出銀河系,這是因為第四宇宙速度高達550公里/秒。也就是說,包括旅行者1號在內的任何一艘宇宙飛船都無法飛出銀河系。

然而,即便未來通過核能可以讓宇宙飛船的速度加速到第四宇宙速度,飛出銀河系的時間仍然至少需要幾百萬年,這樣的星際旅行對於壽命只有百來年的人類而言根本不現實。當然,有些人可能會想到通過低溫冷凍進行冬眠,但飛船上需要持續提供幾百萬年的能量,這是不現實的。而且離開銀河系之間,星系際空間非常廣闊,去往其他星系需要更長的時間。

因此,為了實現星系際旅行,需要解決時間的問題。根據相對論,時間在運動參照系中流逝更慢,通過時間膨脹效應,星系際旅行是有可能實現的。

通過計算可知,如果宇宙飛船的速度能夠達到光速的99.999999999992%,飛到250萬光年外的仙女座星系只需1年的時間。但對於地球上的人來說,宇宙飛船需要大約250萬年的時間才能飛抵仙女座星系。

不過,這只是理想的情況,因為讓宇宙飛船在短時間內加速到亞光速的狀態,需要非常大的加速度,這是人體所無法承受的。

我們在地球上長期受到1g的重力,我們已經習慣了1g加速度的環境。因此,如果能讓宇宙飛船一直以1g的加速度飛行,長期的太空旅行是可以承受的,而且這樣也能實現星系際旅行。

通過計算可知,如果宇宙飛船以1g加速度持續加速125萬光年,然後再以相同大小的加速度持續減速125萬光年,這樣宇宙飛船隻要大約29年的時間就能飛抵仙女座星系。在這種情況下,結合冬眠技術,星系際穿越是可行的。

除此之外,更為高效的方法是通過蟲洞。廣義相對論預言,穿過蟲洞,我們可以去往任意想去的地方。


火星一號


在未來是完全有可能的,不過在現今科學理論下,人類離開銀河系的成本實在太高了,除非物理學來一次全新的革命。目前人類已經探明,我們銀河系的直徑大約有20萬光年,人類的探測器克服太陽引力後,速度最快的是旅行者一號,速度達17km/s,但還是遠遠達不到銀河系的逃逸速度。 據估計,在太陽系位置,銀河系的逃逸速度大約為110~120km/s,人類目前的技術,還達不到如此高的發射速度;就算達到了逃逸速度,從地球飛出銀河系也需要2億年的時間,這樣的時間成本太高了。目前科學中的兩大基礎理論,是量子力學和相對論,相對論存在光速限制,這條定律大大限制了人類對宇宙的探索;人類要想走出銀河系,必須得突破光速限制,這需要基礎物理學來一次革命才行。

就如當初經典力學被推翻一樣,才有高鐵飛機,代替了原來的蒸汽火車理論上飛出銀河系是可行的,只是需要發展全新的空間推進技術,比如曲速推進器,或者利用相對論蟲洞,就可以在短時間內跨越數萬光年的距離:(1)曲速推進器:空間膨脹不受光速限制,所以科學家提出,把飛船前方的空間壓縮,然後再飛船後方膨脹恢復原樣,就可以推動飛船前進,而且不受光速限制;

(2)蟲洞:又稱愛因斯坦-羅森橋,連通遙遠兩地的狹窄通道,穿過蟲洞的物體,可以實現空間跳躍,在一瞬間穿越到數萬光年外,走出銀河系就不再是難事。






臨客唐


人們這麼說當然是表示出了對於銀河系太大而人類太渺小的感嘆以及對於人類未來科技發展的信心不足而已。


銀河系的確很大,以前科學家說銀河系的直徑為10萬光年,但是最新的觀測數據表明,銀河系可能比我們之前測得的要大,大了一倍,銀河系最新的直徑是20萬光年。20萬光年到底有多麼遙遠?這麼跟你說吧,先說說一光年有多遠,一光年根據計算也就是9460億千米,而地球的平均半徑是6371千米,也就是說如果你圍繞著地球的赤道轉圈的話,那麼走完一光年的距離,得繞地球走2364萬圈!

一光年就如此之遠,更不要說再加上一個萬字,那又是乘了一萬倍的距離,有人說其實一光年和一萬光年沒有區別,是的,反正現階段人類連走出一光年都得需要上萬年的時間,更不要說走一萬光年的距離了,反正都是走不到這麼遠,所以一光年和一萬光年又有什麼區別呢?就現階段的科技水平來說,我們真的有不出銀河系,而且就不說銀河系了,哪怕是半徑只有1光年的太陽系,我們也走不出去!



那麼人類還有機會飛出銀河系嗎?我覺得人類有這個機會!每當人類以為物理學的發展已經到頭了的時候,往往就是新的顛覆性理論問世的時候,上世紀初,開爾文在一次物理學會議上說到,物理的大廈已經基本建成了,以後的人們只需要做一些修飾的工作就可以了,但是他也說到在物理學的上空漂浮著兩朵烏雲,一朵是出現在光的波動理論上,而另外一朵出現在關於能量均布的麥克斯韋—玻爾茲曼理論上。然而沒過幾年,相對論和量子力學就相繼從兩朵烏雲中降落下來,時至今日,這兩個理論也沒有被人研究清楚。



而相對論和量子力學的誕生對於現代物理學來說是顛覆性的成果,相對論打破了絕對時空觀的概念,而量子力學則將人類帶進了細緻到極致的微觀量子世界,很難說人類會不會在接下來的某個階段又開創出新的顛覆性理論。而目前看來,就以現有的理論,飛出銀河系也不是天方夜譚。愛因斯坦的相對論為我們提供了多種飛出銀河系的可能性,只是目前還停留在理論階段,而假以時日,相信理論也會變成實實在在的應用。


銀河系動不動就是萬光年級別的跨度,這種跨度用傳統的動力推進當然是不行的,所以在上個世紀就有科學家提出了曲率引擎和曲速引擎的概念,曲速引擎是在飛船的周圍製造一個時空泡,使得飛船能夠以光速的數倍飛行,而又不帶來時空膨脹的問題,而曲率引擎跟曲速引擎的不同之處在於曲率引擎是將周圍的空間進行移動從而達到在時空中轉移的目的,然而這種引擎需要一種負能量來驅動,並且它會帶來時空膨脹效應,目前看來,還是曲速引擎實現的可能性比較大。另外,如果能夠找到蟲洞的話,那麼無非是找到了一個通往外星系的捷徑。



鏡像科普


銀河系直徑10~18萬光年的區間,我們處於銀河系獵戶臂內側的邊緣,距離銀河系中心還有2.6萬光年的距離。

按照類似旅行者一號的飛行方式,人類沒有任何希望飛出銀河系,甚至連太陽系都飛不出。

旅行者一號於1977年9月5日發射,裝載著核動力電池的旅行者一號已經達到第三宇宙速度,目前已經飛出太陽系的主行星序列範圍,進入奧爾特星雲的星際空間,預計徹底脫離太陽的引力範圍還需要數萬年。

既然人類無法橫向飛出銀河系,那縱向可以飛出銀河系嗎?

我們都知道銀河系是個橢圓盤形的星系,圓盤的厚度遠小於圓盤的寬度。銀河系縱向厚度大約1000光年。橫向寬度最小也有10萬光年。橫向飛出銀河系起碼需要兩億五千萬年。

按照逃離銀河系的第四宇宙速度計算。飛船起碼需要120km/s的速度才得以擺脫銀河系的引力束縛。

按照120km的秒速,飛行一年大約為3,784,320,000公里。一千光年約為9460730472580000公里。按照飛船的速度縱向飛出太陽系也需要250萬年。

即便用上反物質推進器將飛船速度提高到亞光速,也會出現新的致命問題。

宇宙空間中並不是完全真空,除了正反粒子對的不斷產生和湮滅,真空也存在氫元素等星際物質。科學家預算:星際空間中氫原子的密度大約是每立方厘米約1.8個。

飛船一旦達到亞光速,相對論效應將極其顯著,按照尺縮效應,在飛船內的人看來:撞擊他們的氫原子通量密度越來越大。

氫元素的能量和通量和飛船的速度並不是線性關係,而是指數增加的方式。飛船速度每提高1m/s,其帶來的風險也是指數級增加。

氫原子通量密度的增加意味著氫氣體會變成致命的輻射,這種強烈的輻射會破壞飛船內的電子儀器,並導致航天員死亡。

可以說,用傳統飛船形式逃離銀河系不僅在空間和時間尺度上不允許,在技術上也不允許。

目前唯一的希望只能寄託於超光速穿越

超光速穿越目前只有兩種,一種是曲速引擎,另一種是蟲洞。

我之前發過一篇文章,系統論述了最新關於曲速引擎的研究。曲速引擎在理論上被否定了,因為要實現曲速引擎用到的能量恰好等於全宇宙的總能量,這在理論上是不可能的。

剩下的希望只能寄託於蟲洞了。

但到目前為止,蟲洞仍然只是廣義相對論引力場方程的一個無用解,我們依舊沒有找到蟲洞存在的任何證據。

即便發現蟲洞,要維持其“大門”的開啟也需要足夠的負能量。這對目前的人類來說還是天方夜譚的想象。


科學認識論


我們叫人類,家鄉是地球,假如哪天走出了太陽系,我們就需要改口稱太陽系是自己家鄉了,如果哪天走出了銀河系,那銀河系就是咱們的家鄉,因為走的地方多了,去的地方大了,不把地名說得響亮一些,恐怕那些外星文明還得管我們叫土包子呢。

走出了家門,咱們需先知道自己的家鄉有多大吧,咱們的地球位於太陽系中,太陽帶著弟兄幾個一起繞著銀核公轉,每秒鐘可以走250公里,這一圈下來需要2.5億年。咱們這裡距離銀心有2.6萬光年之遙,意思就是說,從地球這裡發出去一道光,需要經歷2.6萬個地球年,才可以抵達銀心,以此看來,我們好像離市中心是遠了些。

銀河系的直徑有20萬光年之巨,包含2500億-4000億顆恆星,太陽只是其中普通的一顆,沒有什麼出奇的地方。假如我們以旅行者一號如今的速度,從銀河系東頭跑到西頭,需要花費35億年,35億年,這是個天文數字,就連宇宙的年齡也只有138億年而已呀,看來,旅行者一號17公里每秒的速度還是太慢了,不!是相當相當慢。

那怎麼辦?

好辦啊,造更快的飛船唄,還能咋個辦?有網友說,你看《星際迷航》、《星球大戰》中的飛船多麼厲害,只需幾秒鐘就可以從星系的一頭跑到另一頭,他們都可以在鄰近的多個星系間走親戚、拜訪友人呢。厲害還是非常厲害的,但是以目前人類的科學水平來看,那些科技還不知道何時會實現呢,也許不可能實現,也許三五百年之後就會實現,這哪能說得準。

在科幻領域,FTL推進一直被科幻迷們津津樂道,FTL推進其實就是超光速引擎,當然了這種超光速引擎並不違背愛因斯坦的相對論,因為它並不是單純的靠加速來超光速,而是利用了諸如蟲洞、超空間躍遷、曲速、摺疊空間等辦法來實現,最牛的時候可以瞬時抵達,厲害得緊啊!

說到這裡其實應該知道了,如果在推進系統上沒有突破,人類文明甚至連離開太陽系都極為艱難,更不用說銀河系了,但是如果一旦在推進系統上有重要突破,那麼飛出銀河系就指日可待了。從這方面來看,題目說的不無道理啊,還是相當具有挑戰性的,成則飛向更大的宇宙,獲得更多的發展機會,敗則困在太陽系中,在地球上養老。


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