03.06 人类有无可能离开银河系?

断肠仍在添牙


人类当然可以飞出银河系啊,要有自信,相信聪明的人类可以解决一切困难,相信未来的某一天,人类的足迹可以遍布整个宇宙。


当然了,说是这么说,关键是要怎么做才行呢?我们的银河系,直径至少有10万光年,太阳系处于银河系的一个猎户悬臂上,距离银河系中心为2.6万光年,所以说,如果我们想要走出银河系,至少要穿越2.4万光年的宇宙空间。2.4万光年的距离,以人类目前的火箭推进技术,估计飞到宇宙毁灭都飞不出银河系,但是也不要灰心,因为希望还是有的。

想要飞出银河系,速度是关键,准确点来说只有速度达到光速级别才有可能飞出银河系,所以呢,需要解决的问题不外乎能源供应问题、动力系统问题、生态模拟系统问题等等,当然关键之关键还在于提高飞行速度。只要是足够接近光速,飞出银河系只是一瞬间的事。

有人说即使以光速飞行,飞出银河系不还是需要至少2.4万年?但是好处在于相对论给了我们希望,根据相对论的时间膨胀效应公式,当飞行速度接近光速的时候,时间膨胀效应就会越来越明显。简而言之就是飞得越快时间过得越慢,当然这个时间是相对静止参考系(比如地球)而言的,如果速度无限接近光速,飞出银河系就是一瞬间的事。我记得《三体》中程心乘坐宇宙飞船飞往254万光年外的星系,仅仅用了20几年的时间,这就是相对论的魅力。



那么人类究竟需要达到怎么样的文明程度才能够飞出银河系呢?早在上个世纪,前苏联的天文学家就相当了一个描述宇宙文明等级的指数,也就是卡尔达肖夫指数,指数越高,文明程度越高,科技也就越发达。人类文明的卡尔达肖夫指数为0.73,如果指数可以达到2的话,那么人类就可以拥有星际旅行的能力,到时候走出银河系这就不是什么难事了。

当然为了使人类文明程度达到这个层次,或许还需要几千年的发展才行,以人类现在的航天技术,飞出太阳系都很困难,距离我们最近的恒星是4.22光年外的比邻星(一光年约9.46万亿千米),而以人类现在的科技,飞到比邻星需要几万年的时间,更不要提飞出银河系了。


当然除了发展文明等级之外,找到虫洞也不外乎为一个走出银河系的方法,虫洞是连接两个遥远星际空间的神秘通道,如果能够找到虫洞并进入的话,也可以在较短的时间内走出银河系。著名的科幻电影《星际穿越》中故事的主人公就是利用了虫洞飞到了遥远的星球。所以说,希望还是有的,加油努力吧!


镜像科普


这问题挺有意思的,一起来琢磨一下。地球在银河系位置如图↓


银河系直径十万到十二万光年,看图大概能推测出地球距离银河系边缘大概2.5到3万光年。姑且按3万光年算,在这个尺度下,我觉得一万和十万都没啥区别。

那么,从地球起飞,飞行三万光年,我们就能飞出银河系了。以目前地球宇宙飞船的速度就别想了,光速都得飞三万年。要达成目标,必须造出超越光速的宇宙船!

根据爱因斯坦的理论,宇宙中光速最快,没有什么东西能超越光速。为啥这么说?因为运动的时间会变慢。举例:假如你很能跑,可以一直加速,且能量无限。你越接近光速,自身的时间就越慢。这里需要强调的是,只有你自己变慢,你周围其他围观你的人的时间不变。当你达到光速的一瞬间,自身时间静止,你不但无法加速,甚至不能动弹,速度自然就变慢了。速度一慢,时间也就不再静止,你又可以加速到光速,但时间又静止,你又慢下来。。。周而复始。

听起来是不是挺绝望?

那么,搞一台时间加速器,确保达到光速的时候,自身时间不会停止。这样,就可以超越光速,用目前人类寿命可接受的时间飞越三万光年,飞出银河系。

或者,研发出科幻小说中的曲率引擎技术,使空间超光速压缩,瞬间就可以到达银河系边缘。

还有个想法,造一艘方舟式的宇宙船,带上延续人类文明所需的一切,慢慢飞个成百上千万年的,或者亿年,,,总会飞到的不是吗?

当然,你必须先研究出近乎无限能量的推进器。不管是时间加速器,还是曲率引擎,或是文明方舟,都必须要有可以提供几乎无限能量的装置。

我们捋一捋,飞出银河系总共分两步:第一步:造出无限能量的推进器。第二步,绕过“光速最快”的宇宙法则,超越光速。

嗯……我觉得,还是可以飞出银河系的,今天不行,明天肯定行!


神州肥羊


银河系是由千亿颗恒星组成的巨大星系,太阳系在里面何止是沧海一粟那么小。人类有可能飞出银河系,不过要等相当长的时间,估计要等到现有的物理规律被打破的时候。

银河系到底有多大呢?银河是由千亿颗恒星组成的巨大盘状星系,所有恒星都在围绕着中心旋转。我们太阳系和地球距离银心大约是28000光年。而整个银河系的大小,大约在十几万至二十万光年的尺度上。也就是说,即使以光速行进也需要接近二十万年的时间。对于人类目前飞行器的速度和人的寿命来讲,这还是天文数字。

在人类现在掌握的的物理规律中,爱因斯坦已经定义了光速是整个宇宙中的终极速度。这个速度的极限,使我们飞出银河系的梦想成为泡沫。以光速飞行也需要十来万年,这个答案实在是令人崩溃的。


但我们还有时间,一切皆有可能。也许后人会走爱因斯坦时空理论中的捷径,那就是虫洞,利用它来跨越时空,实现遥远星空的旅行。


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量子实验室


对这个问题的回答,包括两个好消息和两个坏消息。两个好消息是:人类有可能飞出银河系;而且依靠人类现在已知的技术基本就足以实现。两个坏消息是:依靠人类现在已有的技术无法飞出银河系(其实不要说银河系,连太阳系都出不去);而关键的那个技术能不能从“已知”变成“已有”,谁也不知道。

明确一点说,那个已知的关键技术是可控核聚变。而人类现有的技术只是化学火箭,靠这种运载工具,即使把整个地球的燃料都烧尽,也出不了太阳系。

为什么是这样呢?这需要从火箭的基本原理说起。

火箭向前进,依靠的是向后高速喷射推进剂。根据牛顿第三定律,箭身会得到一个向前的动量,以保持总动量守恒。为了达到更高的速度,就需要携带更多的燃料。但是燃料本身在燃烧前也是载荷,为了推动这些燃料,又需要更多的燃料。由此导致,随着燃料的增加,每增加一单位燃料带来的好处越来越少。

决定火箭速度的公式,叫做齐奥尔科夫斯基公式:

V = v_0 ln(m_0/m_f)。

其中,V是火箭获得的最终速度,v_0是喷流相对于箭身的速度,m_0是初始的总质量,包括推进剂,m_f是推进剂耗尽后的总质量。

齐奥尔科夫斯基

在这个公式中,最引人注目的是那个ln,即自然对数。这意味着,你把m_0从1增加到2的收获,等于从2增加到4的收获,等于从4增加到8的收获,等于从8增加到16的收获……

因此,这是一种极慢的增长。到了后面,想提高一点最终速度,付出的代价会大得不可思议。即使把整个地球的燃料全部耗尽,也提高不了多少。

明白了这个道理,你就可以理解,可控核聚变是人类进行星际航行唯一可靠的能源。《三体》中下面的这个情节,你也就可以理解了。

在组建太空军时,总部把太空战争理论研究分成独立的三部分,分别是低技术战略、中技术战略和高技术战略,以适应未来人类世界可能达到的各种技术层次。太空军司令员常伟思让32名政治部的军官选择进入哪个研究室,结果是有24人选择低技术战略研究室,7人选择中技术战略研究室,选择高技术战略研究室的只有章北海一人。

“看来,北海同志是立志成为一名科幻爱好者了。”有人说,引出一些笑声。“我选择的是胜利的唯一希望,只有达到这一技术层次(按:飞船的速度达到第三宇宙速度的1000倍左右,即16000公里每秒,也就是光速的5%;飞船具有完全生态循环能力),人类才有可能建立有效的太阳系防御系统。”章北海说。“现在连可控核聚变都没有掌握,把万吨战舰推进到光速的百分之五?让这些庞然大物比现在人类那些卡车大小的飞船还要快上一千倍?这连科幻都不是,是奇幻吧?”“不是还有四个世纪(按:三体侵略军的舰队将在400多年后到达太阳系)吗?要用发展的眼光看问题。”“可是物理学基础理论已经不可能再发展了(按:三体派出的智子扰乱了人类的高能物理实验,使人类的物理基础理论无法再进步)。”“现有理论的应用潜力可能连百分之一都还没有挖掘出来。”章北海说,“我感觉,现在最大的问题是科技界的研究战略,他们在低端技术上耗费大量资源和时间。以宇宙发动机为例,裂变发动机根本就没有必要搞,可现在,不但投入巨大的开发力量,甚至还在投入同样的力量去研究新一代的化学发动机!应该直接集中资源研究聚变发动机,而且应该越过工质型的,直接开发无工质聚变发动机。”

科技袁人袁岚峰


理论上,没有什么能阻挡我们飞出银河系,人类完全可以离开银河系。不过,考虑到银河系之大,想要离开银河系绝非易事。

目前人类所掌握的宇航科技只能把无人探测器送出太阳系,但即便是半径最多只有3光年的太阳系,飞行速度只有每秒十几公里的星际探测器离开这里所需的时间也要达到上万年。由于银河系的盘面半径至少有5万光年,地球距离银心2.6万光年,所以目前人类的星际探测器需要大约一亿年的时间才能飞离银河系。但问题是,摆脱银河系引力束缚的逃逸速度可能高达500公里/秒,这是目前人类所无法办到的。

如果人类想要在有生之年飞出银河系,只靠普通的低速飞行器是远远不够的,这就需要借助相对论效应,理论上有三种方式。

尺缩钟慢效应

根据狭义相对论,与地球参照系相比,高速运动参照系的时间会变慢,空间会收缩。这意味着对于我们来说是很久的时间和很长的距离,对于高速运动的飞船来说只是很短的时间和很近的距离。只要飞船的速度快到接近光速,对于飞船上的乘客来说,飞出银河系所需的时间很短暂。

虫洞

根据广义相对论,虫洞可以把银河系与银河系之外的其他空间连接起来。只要进入这样的虫洞,就能在短时间内实现星系际穿越。

曲速飞行

根据广义相对论,利用负质量来压缩和拉伸曲速飞船的前后空间,从而使飞船突破光速限制,实现某种意义上的“超光速”飞行。


火星一号


有可能!但是按照常规核动力飞船是不可能飞出银河系的。

我们知道,银河系直径10万光年,按照人类目前为止最快的飞行器之一的旅行者一号的速度17km/s计算,一年才就飞5.36亿公里。而1光年大约94605亿公里。按照旅行者一号的速度,大约需要17650年才能飞一光年的距离。


而光太阳系的距离就得四光年。旅行者一号飞出太阳系的时间得10万年。飞出银河系大约需要17亿年,不过太阳系本来就在银河系郊区,飞出银河系的时间可以缩减一半。即便如此,这对人类的寿命来说也不可能实现。

事实上,旅行者一号飞不出银河系。因为速度不够摆脱银河系的引力束缚。

第三宇宙速度是脱离太阳系的最低速度,也就是16.7km/s。而第四宇宙速度是逃离银河系的最低速度,大约是110~120km/s。

如果人类在未来无法突破虫洞穿越和曲率引擎技术。那么注定逃不出银河系。


目前来说,要逃离银河系的办法可以制造虫洞,通过虫洞可以几分钟逃离银河系。不过目前看来还是天方夜谭。首先虫洞目前还未被证实。即便被证实,那么制造一个口径可通过飞船大小的虫洞需要大量的负能量。而目前人类远没有制造大规模负能量的技术。只能在实验室制造微乎其微的负能量。

当然,也不要灰心,我们还有一种办法,那就是曲率引擎飞船。我们可以在飞船头尾部制造出不同时空曲率。根据飞船头尾的时空曲率差进行宇宙航行。虽然时空曲率在理论上有可行性,但是具体论证中的许多关键细节仍未被主流科学家认可。而且制造曲率引擎需要奇异物质,这些物质存在与否还是个未知数。所以谈论曲率引擎更是天方夜谭。


如果在未来,虫洞和曲率引擎的制造在工程学上被否定,那么就永远别想逃离银河系了。除非发现一种理论,并衍生出新的宇宙航行技术。


科学认识论


人类有可能飞出银河系吗?

以现在人类的科技来说,就算是飞出太阳系也是不可能!当然您会举例旅行者二号和一号都已经先后飞出太阳系,正在进入日球层庇护以外的星际空间!完全正确,假如以日球层顶为标准来定义太阳系的话,但广义上的太阳系范围是奥尔特云!

太阳的日球层是太阳风影响的范围,在太阳系公转的前方与后方的地球层顶距离是不一样的,但差异并不是特别大!我们一般认为的日球层顶在距离太阳100天文单位的位置,大约为150亿千米,旅行者一号早已突破日球层顶,二号在去年突破日球层顶!

对数尺度下的太阳系以及比邻星距离模型!真正的太阳系范围是在奥尔特云处,出了这个区域才算这正脱离了太阳系的范围,这个位置在哪呢,10000-100000天文单位!当然不用指望旅行者在各位有生之年内到达奥尔特云外,所以很多朋友问,旅行者都已经飞了四十多年了,为什么还没碰到外星人?很抱歉,我们连家门口都还没有走出去,就想遇到外星人了?

上图是太阳系附近6000光年范围内的局部详细结构图,要知道银河系直径高达十万光年(最近已经更新为二十万光年),这6000光年不过是一个极小的区域,我们地球上第一个无线电信号(具体是谁一直都有争议)按19世纪末期计算,也不过就100多年,到现在为止也就走出了100多光年!如果按火烧阿房宫的光线传出去的距离算,也不过2000多光年!如果按有史以来记载的华夏民族5000年文明历史最早的火光计算,仍然没有突出6000光年的范围!我们人类何德何能想飞出银河系?

速度人类追求的终极目标,“天下武功、唯快不破”,古往今来的理解都是如此,但速度却不是跨越星系的关键!因为速度有一个天花板,那就是光速恒定!再NB的肖邦也弹不出人类的悲伤,我们已经被光速框死在三维空间内了!

突破空间也许就是跨越光速屏障的关键,但现在在这方面的理论研究是非常薄弱的,我们不确定这个突破会在何时发生,但追求速度跨越银河系的机会是渺茫的!也许飞船成员能活着回来,但他们回到的地球已经不是他们出发时的模样,因为至少也将会过去将近十几万年!

我们的科技自相对论和量子力学的突破以后,就没有基础科学的突破性进展了,到现在已经将近过去近百年,经过百年积累基础科学重新累计到了一个非常高的层次,也许突破就发生在二十一世纪的第三十或者四十个年年头里,何时会发生我们不得而知,但该发生的自然会发生!围观群众的关键是活着就有机会看到!希望各位都能看到这个突破的那个时刻!


星辰大海路上的种花家


以现在这种碳基为主体,个体寿命100年左右,要依靠语音和文字才能交流的生命形式,要达到飞出银河系,只有两个字: 没门!

如果有一天,有从我们这个地球诞生能够跨越银河系的文明体的话,我认为至少得有以下特征: 极长的个体寿命,文明只需要极少数的个体(单个或数个就行,不多于10个),文明个体之间如果需要交流,可以在几秒之内就交换极多的信息,甚至整个文明,都可以视之为一个生命体。

理由如下: 银河系直径16万光年,就算可能通过所谓虫洞穿梭,真的穿越一次,哪怕从地球以光速抵达一个虫洞,也得按百年计算,碳基人类断然不可能用几代或几十代人去单干一件跑路的活(现代社会哪怕一个人用半辈子干一个任务都快被神话了……); 另外,人一多就麻烦,管理就是大问题,搞一堆个体去干几百年的活就是找死。

可能的情况是,当智能网络逐渐发展,功能逐渐强大,要么是人类把意识转移到网络,要么智能网络自己产生意识,而这种网络生命如果能够控制机器的话,是可以获得无限的寿命的。他它祂,不管你怎么叫,我想,并不会象终结者那样主动消灭人类,因为他的生命几乎是无限的,他只需要静静等待人类的自然灭亡就可以了。而在人类灭亡之后,他如果发现地球不适合再生存下去的话,我想他会考虑如何进行宇宙迁移的……好吧,貌似《重生之超级战舰》就是这么写的,只不过开头不大一样罢了。


用户5291304124419


人类最终离开银河系是必然的。

原因:

(1)太阳系是制造出来的虚拟幻影,根据量子力学理论,这种虚拟幻影多有可能是人类自己的集体意识共同作用创造出来的结果。所以,只待人类觉醒,离开太阳系、银河系那是分分秒秒的事。

(2)我们这个太阳系很有可能是某个高智能玩家在玩的一个3D游戏,我们看到的太阳系之外的景物——银河系、星系团、黑洞等等,都是该高智能玩家的游戏场景设计,也是虚幻的,比我们身处的本太阳系的虚幻度还要高出一级。所以,等哪一天,这位高智能游戏玩家玩游戏累了,一关机,人类就消失了,也就相当于“灰飞湮灭”于银河系之外了——因为银河系也“灰飞湮灭”了,故也就相当于离开银河系了。

(3)如果太阳系不是虚幻的“囚笼”,而是真实的存在,那么只要美将尼古拉.特斯拉那藏起来的“打开太阳系之门”的图纸给公开出来,让举世科学家共同研究如何校准经过这么长时间空间坐标变换了的数据,那么人类不但可以离开太阳系,也会根据尼古拉.特斯拉的坐标变换算法,推算出银河系大门打开的坐标位置。所以,人类最终也会离开银河系。

(4)同样,前提是太阳系如果是真实存在的,那么人类的科技必须再超越现在至少三倍,便可以离开太阳系和银河系(其实,只要能离开太阳系,离开银河系就会变成小菜一碟)。当研究不透特斯拉的空间转换坐标图纸而只依靠人类自己的脑袋科技的话。


水木长龙


上海科技报科普回答主持人:主任记者吴苡婷


著名科幻作家阿西莫夫曾经写过一部非常著名的科幻小说,叫做《银河帝国》。人类在地球上生活了十万年后,掌握了改造外星球的技术,在银河系进行了空前的星际殖民运动。这本小说在当时风靡一时,《星球大战》、《阿凡达》等使用了其中的一些构思。


但是这毕竟是科幻小说,我们真的可以突破银河系么?



事实上,我们人类连太阳系都还没有能力走出来。因为虽然我们已经达到了飞出太阳系所需要的第三宇宙速度,16.7公里/秒,但是这个速度仅仅不到光速的万分之一。理论上我们可以走出太阳系,但是飞出太阳系需要几百年的时间,目前人类绝对没有能力打造一艘可以几十代人生活和飞行的大飞船。


目前,我们可以想象的动力主要集中在核聚变的动力上,但是核聚变需要大量的氕,这是氢的同位素,还有氦的三价同位素。氘在海水中大量存在,可以说是取之不竭。氦的三价同位素在地球上极少,但是木星上非常多。但是可控的高效核聚变却是一个难题。因为核聚变的点火温度要达到上亿,至今为止地球上没有一种物质可以经受住亿度的考验,现在科学家想到了电磁能束缚的方法。目前中国的可控核聚变装置可以承受的温度已经达到了5000万度,但是距离1亿度的高温还有很大差距。而且如果可控核聚变装置要安全在飞船上,注定其体积不能过大,这也是一个很大的考验。所以目前看来,短时间的突破的可能性很小。而另外设想的反物质发动机和光帆飞船等方法连基本的理论都没有成熟。当然还有科学家设想的虫洞,但是这也是一种假设而已。


所以人类离开银河系在今天来说,不过是一种不切实际的幻想。


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