【菜科解读】

当人无限趋近于光速时，一触即达是可以实现的，不过人的运动速度是无法到达光速的。

自从爱因斯坦的《狭义相对论》出现之后，人类对于时间有了新的理解——我的时间并非是你的时间，即时间是相对的。

时间的相对性跟观察对象的运动的速度有关。

当有足够的能量使人无限接近于光速时，人就具有无限接近于光的属性，即时间凝固。

（人能否成承受这里不考虑）先简单说一下再证明。

在我们看来太阳发出的一束光需要8分20秒才能到达地球，其实对于光来说仅仅只是一瞬间的事情。

因为你所看到光到达地球，手表上指针走过的8分多钟，只是代表了你个人的时间流过了8分多钟，而光的“表”是不会走“字”的，并不是它的表坏了，而是它的一直处于凝固状态，或者说光的速度就是时空的标尺。

如果人也拥有光的属性，那么对于人来说同样没有时间上的概念。

在爱因斯坦的理念中，时间空间本为一体，所以就可以在一瞬间到达宇宙的任意一个角落。

下面我会从两方面入手，说一下“时间膨胀”是如何产生的：

（1）勾股定理证明速度时间膨胀效应。

（2）量子力学——被无视的光子

证明：光是如何做到的？

要说到有实验证据为依据，就要从1887年迈克尔逊-莫雷实验说起。

这个实验很好理解，这两人弄了一个光的干涉仪（下图）。

（如下图所示）当一束光从光源射出之后，通过分光镜会分出另外一束垂直于原来方向的光，当垂直的光接触到镜面就会反射改为垂直向下。

原来方向上的光，同样会接触到右侧镜面，反射之后返回时会经过分光镜，改变方向垂直向下。

因为同为光速，在仪器静止的时候路程也相等，所以这两束光会同时到达下端的干涉屏上，即图左。

当仪器相对运动时，例如向右移动（上图右），在伽利略的相对性原理下，水平的光会产生速度的叠减:V(减少的蓝光) = u(原蓝光) - v（仪器移动速度），即蓝光的相对速度慢了，或者可以肉眼观察，仪器向右移动，蓝光的路程长了，所以蓝色光会晚到达。

然而在宇宙中并不存在绝对静止的情况，世界万物一直在动，如果万物不动，万物中的分子原子电子也在动，并且承载万物的星球也在轨道上移动，就像地球围着太阳动，所以这个实验的结果，应该是图右：不同时到达。

然而实验结果却惊呆了众人，两束光同时达到，屏幕上没有形成干涉条纹（下图为结果）。

这个实验说明了光速并不会遵守伽利略的相对性原理，不会产生速度叠加或叠减。

用一句话来总结就是：逆风的光不会更快，顺风的光也不会更慢，光速不变原理。

因此如果一艘飞船向右行驶，光在船中运动也不会产生向右的叠加速度。

看下图，当光在飞船内由下到上，在飞船内的人看来它是直上直下的，而在飞船外的人看来光走的轨迹是斜线。

在一个三角形中，斜边与直角边，斜边更长。

同样一个光子在飞船上的人看来，飞船的时间t(船)=s（直角边短）/c，在外人看来，地球上的钟表 t（地球）=s（斜边长）/c，因为光速c不变相同，所以可以判断出：

t(地球) > t（船），可见同一件事，在两个人看来发生的时间不一样，即两个人的时间流速不同。

我们把飞船运行的轨迹、光在飞船上的人眼里走过的轨迹、光在地球上人眼里走过的轨迹连成线，可以得到一个三角形，并由勾股定理得到地球上的时间与飞船的时间关系（很简单有兴趣可以自己算一下）：

而两个时间的比值（t/t'）则为下图部分，这部分叫做洛伦兹因子，因为是荷兰物理学家洛伦兹最先发表的。

也可以叫做修正因子，在相对论中除了时间的是不等的，质量、尺寸、速度都是相对的（如下图）。

在质增效应中，可以发现v必须小于c，除非m0等于零，即静质量为0，速度才可以等于光速。

然而人是有质量的，所以人无法达到光速（这个问题量子力学会重点说）。

可以说修正因子是体现高速运动物体，物理性质发生改变的问题，修正因子的曲线如下图所示。

由图可知，当物体运动速度无限趋近于光速时，而两个地方时间的比值（t/t'）也趋近于无穷大，所以当飞船的速度无限趋近于光速，则t'（t船）无穷小，时间无限小则为无限接近时间凝固，拥有了光子的属性，无论哪里一触即达。

例如：当t=190亿光年时，地球上的人认为即使是光速需要花190亿年才能到达的地方，对于飞船来说，t'无限小，为无穷小的时间，也就是一瞬间到达。

量子力学证明

在爱因斯坦的《广义相对论》中，描述了质量可以使时空弯曲，产生了引力场，而光走的是类光测地线，也会跟随弯曲，所以引力弯曲的时空时间流速也会改变。

（这里不赘述了）

在宇宙各处中存在一种场，叫做希格斯场，2012年科学家通过实验发现了希格斯玻色子的存在，于是确认了这种场的存在，希格斯玻色子也叫做质量之源，因为它赋予了基本粒子的质量。

正常来说基本粒子是没有质量的，而当它们在希格斯场中运动时，与场产生了相互作用，具备了一定的势能，于是粒子便有了质量。

有一种粒子除外，就是光子。

光子不与希格斯场发生作用，所以光子的静质量为0，因此除了引力，它也不会受任何有质量的物体的影响。

同理，一个物质想要一触即达，也要免疫空间中的希格斯场的束缚。

而人是由原子构成的，原子又是由原子核电子构成的，电子核又是由质子和中子构成的，质子中子又是由夸克构成的，夸克本身的质量又是在希格斯场中获得的势能，所以人无法到达光速，因为组成人的粒子一定受到束缚，想不受束缚除非不是人，改由光子构成。

当物体拥有巨大的能量来抵抗自身粒子受到的各种场的束缚，就可以无限趋近于光速，便可瞬息移动、一触即达，但是会不会“散架”就不好说了。

吞噬一切的宇宙深渊，黑洞引力藏着光速禁区

它拥有世间顶尖的引力束缚力，独特的视界边界划分出截然不同的时空领域，只要踏入视界范围之内，就连每秒三十万公里的光速，都没办法挣脱引力拉扯向外逃离。

今天就用闲聊述说的口吻，聊聊黑洞引力的奇特特性，讲讲视界的划分意义，理清为何光速都无法从黑洞内部脱身，一同揭开这片宇宙禁区的神秘面纱。

宇宙天体的引力强弱，一直和自身质量、密度牢牢挂钩。

普通恒星、行星的引力，只能束缚周边卫星与星际物质，物体只要达到对应速度，就能摆脱引力飞向深空。

而黑洞诞生于大质量天体的末期演化，巨型恒星燃料耗尽后，再也无法支撑自身庞大躯体，核心在自身重压下急剧向内坍缩，体积被无限压缩，密度飙升到难以想象的地步。

极致致密的结构，催生出碾压所有常规天体的超强引力，这也让黑洞拥有了独一无二的宇宙统治力。

从黑洞形成的那一刻开始，它就注定成为宇宙里特殊的存在，和我们熟知的星体运转规律彻底区分开来。

围绕黑洞存在一层无形的边界，这便是人们常说的事件视界。

它没有实体外壳，肉眼无法直接看见，却是一道无法逾越的分界线。

视界之外的宇宙空间，依旧遵循常规物理规则，光线、星体、宇宙尘埃都能自由穿梭，天体也可以依靠运动速度远离黑洞影响范围。

一旦物质、光线跨越这条无形界线，彻底进入视界内部，一切都会发生颠覆性改变。

黑洞恐怖的引力会牢牢锁定内部所有存在，再也没有力量能够带着物质脱离这片区域。

衡量天体引力束缚能力，有一个关键参照标准就是逃逸速度，也就是物体摆脱天体引力束缚，飞向宇宙远方需要具备的最低速度。

地球有着自身对应的逃逸速度，火箭突破临界数值便能冲出大气层奔向太空，太阳系里的各大行星、恒星，都有着各自固定的逃逸速度门槛。

黑洞打破了常规天体的速度极限，视界内部的逃逸速度直接超越光速。

光速是目前人类认知里宇宙最快运动速度，连光线本身都没办法积攒足够速度冲破引力牢笼，其他星体、星际物质自然更没有脱身的可能。

光线坠入黑洞视界后，无法向外反射、传播，我们没办法捕捉到黑洞自身散发的光亮，这也是黑洞漆黑一片、难以直接观测的根本原因。

任何闯入视界之内的物质，不管是庞大的恒星残骸，还是细碎的气体尘埃，都会被强大引力不断拉扯撕扯，最终向着黑洞中心奇点不断坠落，彻底消融在这片深渊之中。

超强引力不止禁锢视界内部的一切，也会剧烈扭曲周边时空。

靠近黑洞的星体运行轨迹会被强行弯折，光线途经周边空间也会发生明显偏转。

不少遥远天体发出的光芒，在奔赴地球的途中靠近黑洞区域，都会被引力改变行进路线，这也给天文观测带来了奇妙的视觉效果。

科研人员依靠光线弯折、天体异常运动等间接痕迹，一步步推算黑洞位置，测算它的质量与引力强度。

时至今日，人类依旧没办法近距离抵达黑洞视界实地探查，视界内部的时空结构、物质形态，还留存着大量未解谜题。

光速无法逃逸的特性，让黑洞成为宇宙天然的隔绝领域，里面的一切变化都无法向外传递信息。

黑洞凭借极致强大的引力，划定出超越光速束缚的视界禁区，成为宇宙中最神秘的深渊天体。

这份打破常规物理认知的特质，不断吸引着人类探索研究，随着天文观测技术持续进步，未来我们也会慢慢解锁更多黑洞隐藏的宇宙奥秘。

人类进入宇宙空间是趋势，未来可以超光速飞行？

怀特表示，一旦曲速宇宙飞船真正面世，只需两周便能到达距离太阳最近的恒星系南门二，南门二距离太阳约4.37光年远。

　　如此看来，因为生物学上与生俱来的脆弱性，我们是否会被永远地困在亚光速水平上?这个问题的答案将不仅关乎能否创造新的飞行速度纪录，也关乎人类这一物种能否进行星际旅行。

　　身体将成为短板　引力的方向都是垂直的，从头指向脚或相反，对于飞行员和乘客来说，这绝对是一个坏消息。

当引力为负值时，血液从人的脚部聚集到头部，导致头部出现肿胀的感觉(我们倒立时也会出现这种情况)，此时，人满脸通红，眼球充血。

反过来，当加速为正值时，血液从头部蜂拥到脚部，在极端情况下，人的眼睛和大脑会缺氧，从而出现视力模糊等症状，严重时可能会导致完全失明，这种情况在专业上被称为"加速度引起的意识丧失(GLOC)"。

　　一般人大约能承受从头到脚方向5倍重力加速度带来的影响，超出这一限度就会陷入昏迷。

而受过专业训练并穿着专业飞行抗压服的飞行员，则能在9倍重力加速度的影响下仍然意识清楚地操控飞行器。

总部设在弗吉尼亚州的美国航空航天医学协会的执行主管杰夫·斯文特克表示："短时间而言，人体能承受远超9倍重力加速度的影响，但如果持续时间过长，就很少有人能承受得了。

"　　所以，在未来提升宇宙飞行速度的同时，我们更多的是需要对宇航员的保护。

因为他们所承受到底耐力极限或将成为未来宇宙飞行速度的最终短板。