科幻作品中常见光速移动,但现实中人类无法承受巨大的加速度和无限质量带来的挑战。粒子加速器可达光速99.9%,但人体移动则近乎不可能。接近光速会体验时间变慢等相对论效应。

光速是宇宙的极限,但如果人类能突破它的束缚,会发生什么?

科幻作品常描绘光速旅行,但现实中人体能否承受如此高速?会有什么后果?

首先,假设人能达到光速(299,792,458 米/秒),这不是现实,但让我们暂时放开想象。以恒定高速度移动本身并无问题,人类无法感知恒定速度,所以你可能都不会察觉自己在这么快地移动。

最大的挑战在于加速,即达到那个速度的过程。过大的加速度会让人受伤,甚至致命。内华达大学拉斯维加斯分校物理学教授 Michael Pravica 说:“高加速度下,血液很难泵到身体末端。”

大多数人在短时间内能承受 4 到 6 个 g 的加速度(相当于地球重力的 4 到 6 倍)。随着 g 力增大,血液从脚向头部循环的能力会受到限制。当血液开始淤积,你会昏厥,如果加速度不减弱或停止,最终你会因为身体缺乏血液输送氧气而死亡。

战斗机飞行员和其他经历高 g 力的人学会了防止昏厥的技术,例如紧绷四肢肌肉,他们使用特制服装可以短时间承受高达 9 个 g 的加速度。但根据 Omni 计算器的 g 力计算器,如果你像《星球大战》电影中那样几秒钟内加速到光速,超过 6,000 个 g 的力量会把你压成“人体薄饼”。

如果想更安全地加速到光速,比如以 2 个 g 加速,假设直线移动且没有空气阻力,则需要超过五个月的时间。以自由落体加速度 (1 个 g) 加速,则需要 11 个多月。

遗憾的是,达到如此高的速度实际上是不可能的。Pravica 说:“考虑到你有有限的质量,你就无法达到光速。”

他说,爱因斯坦的狭义相对论表明,随着物体质量接近光速,其质量会开始增加,接近光速时会急剧上升。如果物体能达到光速,它的质量将变得无限大,维持这种速度需要无限的能量。

不过,人类确实让一些“东西”达到了非常快的速度,如果你能把亚原子粒子称为“东西”的话。Pravica 说,粒子加速器可以使像电子这样的粒子达到超过 99.9% 的光速。但让一个电子如此快速移动与以同样的速度发射一个人有很大区别,后者需要极其庞大的能量,即使不违背物理定律,也是极不可能的。

Pravica 说,如果你能接近光速移动,就会体验到相对论对时间的效应。对你来说,时间会比以日常速度移动的人流逝得更慢,尽管你自己的时间体验不会改变。他说,如果你能观察以“正常”速度移动的人,他们似乎会慢动作移动。

从某种意义上说,我们可以接近光速移动。我们的星球和宇宙中的所有东西都在不断运动。地球围绕太阳旋转,甚至我们的银河系也在运动。有可能,如果我们以非常快的速度远离一个星系,而那个星系也远离我们,那么相对于那个星系,我们就会接近光速移动。甚至有可能我们已经这样做了。

“这就是爱因斯坦所展示的,”Pravica 说,“一切都是相对的。”

本文译自 Live Science,由 BALI 编辑发布。

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