回答:有質量的物體是無法加速到光速的,因為這需要無窮大的能量。如果我們把這個問題改為,人類能否利用黑洞達到接近光速的速度?那麼答案是:能。
首先,如果一艘飛船一頭扎向黑洞,那麼當飛船接近黑洞表面(視界)的時候,它的重力勢能就完全轉換為動能了,此時它的速度就接近光速了。但我想這不是我們希望看到的,因為即使飛船和宇航員沒有被黑洞的潮汐力撕碎,飛船進入黑洞之後也會一頭扎向黑洞中心的奇點,非常悲壯地結束整個故事。
那麼有沒有一種方法可以既利用黑洞把飛船加速到接近光速,又不用掉進黑洞,或者困在黑洞周圍呢?我們先來看看上面的這幅圖片。圖中左上角的是一個叫做 M87 的星系。一束噴流正從星系中心射出來,橫亙 5000 光年。這束噴流的速度接近光速(天文學家一度以為噴流的速度超過了光速,後來才意識到這是一種視覺錯覺,不過這就是題外話了)。
天文學家認為如此強勁高速的噴流中的等離子體是被星系中心的超大質量黑洞加速到接近光速的。這顆超大質量黑洞正在快速地吞噬周圍的氣體,由於氣體下落速度太快太多,有一小部分物質沒能掉入黑洞而被以很高速度拋射出來。還有的理論認為,黑洞附近的磁場把黑洞的自轉能量提取出來,加速了黑洞周圍的物質,形成了接近光速的噴流。無論如何,由於超大質量黑洞的存在,物質的確可以被加速到接近光速,並且以這樣的高速飛越至少上千光年的旅程。
天文學家相信每一個星系中心都有一個超大質量黑洞。當有大量物質落入其中的時候,這顆黑洞就被喚醒,成為“活動星系核”。現在人類已經觀測到了幾十萬個活動星系核。其中大約10%都存在類似M87的接近光速的噴流。如果我們能夠把飛船飛到這樣的星系核心黑洞附近,就可以被高速的噴流所推動,一路加速,直到接近光速。這聽起來是個科幻的好點子!不過在被高速的噴流推動的過程中,需要做好充分的輻射防護,因為噴流不但會產生大量的X射線和伽馬射線輻射,而且有大量的高能粒子(也就是宇宙射線),這些粒子的能量甚至遠遠高於地球上最厲害的高能粒子加速器所能夠加速的粒子的能量!坦率地說,我還不知道目前有什麼辦法能夠防住這樣的輻射。不過既然用在科幻裡面,就不用太糾結這些細節了。
可惜的是,我們自己所在的銀河系並沒有一個“活動星系核”。因此我們目前可能不能利用我們自己的這個超大質量黑洞去做星系際旅行了。不過,有跡象表明,我們的銀河系中心黑洞也曾經活躍過(請自行搜尋 Fermi Bubble),甚至產生過高速的噴流。因此歷史上是否有“銀河系人”乘著被黑洞加速到接近光速的飛船離開銀河系,就不得而知了。而這又是另一個科幻的素材!
宣告:由於太忙,我沒有時間讀我回答後面的評論和發給我的私信,當然也無法回答評論裡面提出的問題和回覆私信。如果您希望我回答您的問題,請在悟空問答提出,然後邀請我回答,我會在方便的時候挑一些問題回答。但是在提問之前請先看看我以前回答過的問題,我不重複回答問題。謝謝!
回答:有質量的物體是無法加速到光速的,因為這需要無窮大的能量。如果我們把這個問題改為,人類能否利用黑洞達到接近光速的速度?那麼答案是:能。
首先,如果一艘飛船一頭扎向黑洞,那麼當飛船接近黑洞表面(視界)的時候,它的重力勢能就完全轉換為動能了,此時它的速度就接近光速了。但我想這不是我們希望看到的,因為即使飛船和宇航員沒有被黑洞的潮汐力撕碎,飛船進入黑洞之後也會一頭扎向黑洞中心的奇點,非常悲壯地結束整個故事。
那麼有沒有一種方法可以既利用黑洞把飛船加速到接近光速,又不用掉進黑洞,或者困在黑洞周圍呢?我們先來看看上面的這幅圖片。圖中左上角的是一個叫做 M87 的星系。一束噴流正從星系中心射出來,橫亙 5000 光年。這束噴流的速度接近光速(天文學家一度以為噴流的速度超過了光速,後來才意識到這是一種視覺錯覺,不過這就是題外話了)。
天文學家認為如此強勁高速的噴流中的等離子體是被星系中心的超大質量黑洞加速到接近光速的。這顆超大質量黑洞正在快速地吞噬周圍的氣體,由於氣體下落速度太快太多,有一小部分物質沒能掉入黑洞而被以很高速度拋射出來。還有的理論認為,黑洞附近的磁場把黑洞的自轉能量提取出來,加速了黑洞周圍的物質,形成了接近光速的噴流。無論如何,由於超大質量黑洞的存在,物質的確可以被加速到接近光速,並且以這樣的高速飛越至少上千光年的旅程。
天文學家相信每一個星系中心都有一個超大質量黑洞。當有大量物質落入其中的時候,這顆黑洞就被喚醒,成為“活動星系核”。現在人類已經觀測到了幾十萬個活動星系核。其中大約10%都存在類似M87的接近光速的噴流。如果我們能夠把飛船飛到這樣的星系核心黑洞附近,就可以被高速的噴流所推動,一路加速,直到接近光速。這聽起來是個科幻的好點子!不過在被高速的噴流推動的過程中,需要做好充分的輻射防護,因為噴流不但會產生大量的X射線和伽馬射線輻射,而且有大量的高能粒子(也就是宇宙射線),這些粒子的能量甚至遠遠高於地球上最厲害的高能粒子加速器所能夠加速的粒子的能量!坦率地說,我還不知道目前有什麼辦法能夠防住這樣的輻射。不過既然用在科幻裡面,就不用太糾結這些細節了。
可惜的是,我們自己所在的銀河系並沒有一個“活動星系核”。因此我們目前可能不能利用我們自己的這個超大質量黑洞去做星系際旅行了。不過,有跡象表明,我們的銀河系中心黑洞也曾經活躍過(請自行搜尋 Fermi Bubble),甚至產生過高速的噴流。因此歷史上是否有“銀河系人”乘著被黑洞加速到接近光速的飛船離開銀河系,就不得而知了。而這又是另一個科幻的素材!
宣告:由於太忙,我沒有時間讀我回答後面的評論和發給我的私信,當然也無法回答評論裡面提出的問題和回覆私信。如果您希望我回答您的問題,請在悟空問答提出,然後邀請我回答,我會在方便的時候挑一些問題回答。但是在提問之前請先看看我以前回答過的問題,我不重複回答問題。謝謝!