초광속은 과학자들을 절망하게 만든다. 광속의 2083배로 날아가면 은하수를 횡단하는 데 96년이 걸린다.

빛의 속도의 2083배로 은하수를 횡단하려면 몇 년이 걸릴까요? 2019년 전 NASA 과학자 James O'Dono는 소프트웨어를 사용하여 초광속으로 인공 우주선의 비행 애니메이션을 시뮬레이션했습니다. 애니메이션에 따르면, 빛의 속도가 2083배에 도달하더라도 우리가 은하계를 횡단하는 데는 여전히 96년이 걸리며 그는 절망적이다.

애니메이션에서 왜곡 계수 1은 빛 속도의 1배를 나타냅니다. 왜곡 계수가 가장 높은 값인 9.99에 도달하면 빛 속도의 2140배를 나타냅니다. 애니메이션은 우주선이 다양한 수준의 초광속으로 명왕성과 프록시마 센타우리까지 비행하는 데 걸리는 시간을 테스트합니다.

명왕성은 우리로부터 약 59km 떨어져 있습니다. 우주선의 속도가 광속의 1배가 되면 우주선은 거의 정지하게 되는데, 명왕성에 도달하는 데는 5시간 이상이 걸리고, 프록시마 센타우리에는 4년 3개월이 걸린다.

왜곡 계수를 5로 늘리면 우주선의 속도는 빛의 속도의 213배로 증가합니다. 이때 명왕성까지 도달하는 데는 1분 30초가 걸리며, 도달하는 데는 또 일주일이 걸립니다. 프록시마 센타우리. 왜곡 계수가 9.9로 증가하면 우주선의 속도는 광속의 2083배에 도달합니다. 이때 명왕성을 통과하는 데는 10초가 걸리고 프록시마 센타우리 은하에 도달하는 데는 여전히 18시간이 걸립니다.

2000억~4000억 개의 별을 품은 은하수는 지름이 20만광년이다. 우주선이 빛의 속도보다 2083배 빠른 속도로 은하수를 넘어가면 최소 96년이 걸린다. 이는 초광속으로는 인류가 평생을 살아도 은하계를 횡단하기는 어렵다는 뜻이다.

그리고 이렇게 광대한 우주에서 은하수는 그 중 하나일 뿐입니다. 가장자리가 거의 보이지 않을 만큼 큰 우주에서는 빛의 속도조차 너무 느리게 보입니다.

사실 현재의 가장 빠른 속도는 광속의 2083배에 도달하는 데 과학자들이 도달하는 데 얼마나 오랜 시간이 걸릴지 알 수 없습니다. 우리가 정말로 그 속도에 도달한다면, 그것은 우주에도 미미한 것 같습니다.

초광속은 어떤 속도인가요? 인간이 이 속도에 도달할 수 있을까? 이제 인간은 어느 정도의 속도를 달성할 수 있습니까? 일련의 질문을 기다리십시오. 이 기사에서 하나씩 답변해 드리겠습니다.

이름에서 알 수 있듯이 초광속은 빛의 속도를 초과하는 것을 의미하며, 이는 진공에서 전파되는 빛의 속도보다 빠릅니다. 먼저 빛의 속도를 알아보겠습니다.

빛의 속도는 지금까지 인류가 발견한 가장 빠른 속도로 299,792,458m/s에 달한다. 우리가 광년이라고 부르는 것은 빛이 우주의 진공 상태에서 직선으로 이동하는 거리를 나타냅니다. 1광년은 대략 9,460,730,472,580km로 환산할 수 있습니다. 이 개념은 무엇입니까?

이런 식으로 시속 300km의 속도로 운전하면 (물론 평소에는 이 속도에 도달할 수 없습니다). 이 속도로 이 거리를 완료하려면 약 360만년이 걸릴 것입니다.

현재 인류의 기술은 빛의 속도에 도달할 수 있을까? 물체의 속도가 광속의 1/4에 도달하면 물체의 질량은 속도에 비례합니다. 즉, 속도가 증가할수록 물체의 질량도 증가합니다.

빛의 속도에 접근하려면 물체의 질량도 무한대에 가까워지므로 질량이 있는 물체가 빛의 속도에 도달할 가능성은 거의 0입니다.

우주에서 빛의 속도로 이동할 수 있는 것은 정지 질량이 0인 광자입니다. 그러나 인간의 기술은 끊임없이 혁신과 발전을 거듭하고 있습니다.

현재 인간이 만든 대형 입자 충돌기는 입자를 빛의 속도에 가깝게 가속시켜 한계 속도인 299,792,455m/s에 도달할 수 있는데, 이는 진공 상태에서 빛의 속도보다 0.000001 느린 속도입니다.

이 차이를 보면 인간이 빛의 속도에 도달하거나 빛의 속도를 넘어서면 더 열심히 일해야 한다고 생각하시나요? 보이는 것만큼 간단하지 않습니다.

블랙홀 속 우주선의 속도도 빛의 속도보다 낮기 때문에 그 최종 속도는 299,792,457.9999999999999992m/s에 달할 수 있는데, 이는 빛의 속도와 0.0000000000000008m/s 차이에 불과하다.

따라서 현재 인류의 기술로는 빛의 속도에 도달하기가 어렵습니다. 하지만 어렵다고 해도 인간은 포기할 생각을 해 본 적이 없으며, 아인슈타인의 광속 한계 법칙을 우회하면 인간도 초광속이라는 개념을 제안한 적도 있다.

우리가 우주를 탐험하는 거리는 너무 멀기 때문에 인간은 기존 최고 속도를 돌파하기 위해 열심히 노력해 왔습니다.

대기권에서 가장 빠른 인간 항공기는 NASA가 초음속 스크램제트 엔진을 사용해 제작한 X-43A 초음속 무인정찰기이다.

2004년에는 개조된 B-52 폭격기가 페가수스 로켓을 싣고 고도 12,000m까지 발사했다. 이때 로켓은 음속까지 가속되었고, 이후 로켓은 X-43A 정찰기를 발사했다. 마지막 질주에서 정찰기는 마하 9.8, 시속 1만1000㎞에 달하는 속도를 냈다.

이 속도로 국내를 여행한다면 베이징에서 상하이까지 비행기로 6분밖에 걸리지 않고, 상하이에서 타이페이까지 비행기로 4분밖에 걸리지 않는다.

역사상 가장 빠른 유인 우주선은 미국의 아폴로 10호 유인 우주선이다. 1969년 아폴로 10호는 임무를 마치고 달에서 지구로 귀환했습니다. 대기권으로 돌아올 때 우주선은 시속 40,000km, 즉 11,000m/s로 가속되었습니다.

미국 나사(NASA)가 1977년 개발한 외태양계 무인 우주탐사선 보이저 1호는 약 216억㎞를 비행해 현재 인류가 운용하는 최장거리 비행 항공기다.

현재 비행 속도는 25,000m/s, 시속 90,000km로 추정됩니다. 현재의 비행 속도로 계속 비행할 수 있다면 25억년 안에 은하수를 횡단하게 된다.

2018년 NASA는 태양과 같은 태양탐사선 '파커'를 발사했다. 이는 인간이 태양에 직접 닿은 '최초'다. 태양 탐사선 "파커"가 태양에 접근할 때 속도는 최대 109,000m/s, 즉 시속 약 392km에 도달할 수 있습니다.

태양탐사선 '파커'는 현재 인간 항공기 중 가장 빠르지만 그 속도는 광속의 0.0003에 불과하다.

현재 인간이 도달할 수 있는 최고 속도는 아직 빛의 속도에 한참 뒤떨어져 있다. 앞서 언급한 거대 입자 충돌기의 속도는 빛의 속도에 가까울 수 있지만 인간은 꿈을 실현하고 싶어한다. 별들 사이를 여행하려면 여전히 초광속에 도달해야 합니다.

아인슈타인의 빛의 속도 한계 이론이 사실이라면 우리가 초광속을 달성하는 것은 어려울 것입니다. 하지만 이 규칙을 우회하면 어떻게 될까요?

아인슈타인은 공간과 시간이 왜곡될 수 있다고 말한 적이 있습니다.

우리의 우주선이 주변 공간과 상대적으로 정지해 있을 때, 우주선 앞의 공간을 압축하고 뒤의 공간을 확장시키면 됩니다. 그런 다음 공간의 곡률을 이용하여 우주선이 초광속으로 전진하도록 할 수 있습니다.

이 워프 추진 시스템은 '스타트렉'의 워프 드라이브와 유사하며, 1994년 물리학자 미구엘 알쿠비에르가 처음 제안했다. 그는 일반 상대성 이론에 기초하여 "알쿠비에르 미터법"을 도출했습니다. 이 시공간 미터법은 우주선이 변동하는 방식으로 공간을 확장할 수 있게 하여 워프 엔진에 대한 과학적 이론적 기초를 제공합니다.

시공간의 곡률로 인해 물체는 초경량 속도로 이동하고 세계와 같은 선상에 머물 수 있습니다. 공간이 왜곡될수록 우주선의 이동 속도는 빨라집니다.

연구원들은 워프 드라이브를 여러 레벨로 나누고, 레벨 수는 속도에 비례합니다. 계산에 따르면, 레벨 1 워프 엔진은 빛의 속도에 도달할 수 있고, 레벨 2 워프 엔진은 빛의 속도의 10배에 도달할 수 있으며, 워프 엔진이 레벨 9.9에 도달하면 빛의 속도의 3053배에 도달할 수 있습니다.

앞서 언급한 제임스 오도노(James O'Dono)는 동일한 원리에 따라 왜곡 요소를 사용하여 초경량 애니메이션을 시뮬레이션합니다. 그러나 과학자들의 지속적인 계산으로 인해 데이터가 변경될 수도 있습니다.

지금 설명하는 워프 엔진을 기준으로 하면 빛의 3053배 속도로 은하수를 가로질러 이동하는 데 최소 32.8년이 걸리고, 안드로메다 은하에 도달하는 데는 832년이 걸린다. 254만 광년 떨어져 있습니다.

우주를 확대해서 보면 마치 우리의 뇌신경과도 같아서 다양한 은하계와 성운 등이 촘촘하게 덮여 있다는 것을 알 수 있다. 안드로메다 은하는 우리은하와 인접해 있으며, 우리 은하와 삼각형자리 은하를 포함해 50개 은하로 구성된 '국소은하군'을 형성하고 있다.

"국소군"과 근처에 있는 약 100개의 은하단이 더 큰 "처녀자리 초은하단"을 형성합니다. '공작-인디언 초은하단', '히드라-센타우루스 초은하단'과 함께 직경 5억 2천만 광년의 거대한 '라니아케아 초은하단'을 형성하고 있다.

빛의 속도의 3052배로 비행한다면 '라니아케아 초은하단'을 벗어나는 데는 거의 17만년이 걸릴 것이다.

현재 우리가 관측할 수 있는 우주의 지름은 930억 광년이다. 우리가 우주를 여행하는 것이 얼마나 어려울지는 상상할 수 없습니다. 과학자들이 초광속을 절망하는 것은 이해할 수 있습니다.

웜홀은 아인슈타인이 처음 제안한 당시 우주에는 블랙홀, 중력파, 웜홀 등이 있을 것이라고 예측했다. 요즘 과학자들은 우주에서 블랙홀과 중력파를 발견했지만 웜홀이 존재했다는 증거는 없습니다.

과학자들에 따르면 웜홀은 휘어진 공간과 시간의 두 장소를 연결하는 지름길로, 우리의 시공간 터널처럼 빛의 속도보다 빠른 속도로 A에서 B로 이동할 수 있습니다.

웜홀을 열려면 양자중력이론에서 얻을 수 있는 시공간 위상을 바꿔야 한다. 하지만 웜홀을 열려면 이 영역에 음에너지가 있어야 한다. 이전에도 일부 과학자들은 카시미르 효과나 우주끈을 이용해 음에너지를 대규모로 생성할 수 있다고 제안한 바 있다.

그러나 이러한 제안은 생성된 부정적인 에너지가 원래 상상했던 형태로 존재하지 않을 수도 있고, 웜홀이 형성되지 않을 수도 있기 때문에 다소 비현실적입니다. 더욱이 과학자들은 웜홀이 존재하더라도 불안정하다고 믿고 있기 때문에 웜홀을 사용하여 빛보다 빠른 이동을 달성하는 방법은 여전히 ​​연구되고 있습니다.

양자얽힘은 아인슈타인마저 골치 아프게 할 만큼 유령 같은 존재라고 할 수 있다. 양자 세계에서는 두 개의 연관된 입자가 불확실하게 얽힌 상태입니다. 아무리 멀리 떨어져 있어도 한 입자가 영향을 받으면 다른 입자도 영향을 받습니다. 빛의 속도.

양자얽힘을 적용해 우주를 여행할 수 있다면 빛보다 빠른 여행도 가능하다. 그러나 양자 얽힘의 정확성을 증명하기 위해 과학자들은 여전히 ​​반복적인 실험과 연구를 수행해야 합니다. 언젠가 우리는 양자 얽힘을 사용하여 우주 여행의 꿈을 실현할 것이라고 믿습니다.

현재 우리 기술로는 초광속에는 도달하지 못하지만, 우주에는 초광속 현상이 많이 존재한다.

1934년 구소련 물리학자 파벨 알렉세예비치 체렌코프(Pavel Alexeevich Cherenkov)는 매질(물 속에서 0.75c)에서의 속도가 진공에서 빛의 속도보다 느린 초경량 전자기 복사를 발견했습니다. 원자로의 입자는 물 속에서 빛의 속도를 초과할 수 있으므로 이 전자기 방사선을 체렌코프 방사선이라고 합니다.

1969년 J. GUBBAY 등은 "Nature"에 논문을 게재하여 3C 273 제트의 속도가 빛의 속도를 초과한다는 사실을 관찰했다고 밝혔습니다. 이 결론은 1981년에 확인되었다. 연구팀은 1977년과 1980년에 3C 273 제트기의 사진을 비교한 결과 속도가 빛의 속도의 9.6배라는 것을 발견했습니다.

또한 우리는 우주의 폭발이 특이점에서 비롯되었다고 늘 믿어왔고, 우리 우주는 탄생 이후 계속 팽창하는 상태에 있으며, 그 팽창률은 지금도 증가하고 있다. 과학자들의 관찰에 따르면, 우주 초기의 팽창 속도는 초당 1광년에 달할 수 있습니다.

광활한 우주에는 아직도 빛의 속도를 뛰어넘는 현상이 많이 존재한다. 인류의 현재 기술로는 초광속을 달성하는 것이 아직은 다소 어려울 수 있습니다. 하지만 그럼에도 불구하고 우리의 우주 탐험 속도는 이것 때문에 멈추지 않을 것입니다. 언젠가는 초경량비행기가 발명되어 더 넓은 우주를 탐험할 수 있을 것이라고 믿습니다.