此前，韦伯太空望远镜公布的遥远星系团图片，让人们再一次感受到了宇宙的广阔，原来和银河系相似的星系在宇宙当中还有这么多个。

韦伯望远镜的首张全彩照片

感叹于宇宙广袤的同时，人们又开始思索何时能够乘坐“光速飞船”畅游宇宙，虽然这种飞船应该只出现在科幻小说当中。

不过光速确实是人类已知的最快速度，那么光到底是如何达到光速的？是谁给它的动力呢？接下来，就让我们一起探索“光”的世界。

光速的概念图

神奇的“光”

人类在很早的时候就对光有所认识了，比如在墨子的《墨经》当中就有大量对光学现象和成像方面的描述。除此之外，欧几里得在《反射光学》当中也记录了许多与光有关的问题。可以看出，人类对于光这种“神奇的存在”，一直都十分的好奇，并且努力地探索。

光从本质上来说就是一种处于特定频段的光子流，当它在均匀的介质中时就会沿着直线进行传播，在引力场当中其传播路径就会发生偏转。在不同类型的“光学叙述”当中，光表现出的特征是不一样的。

光子就是电磁相互作用的传递者

比如大家在初中物理课接触得到几何光学，其表述就是光是以直线传播的。而波动光学当中，光就更像是湖面上的波纹一样。至于量子光学，则直接从更加微观的层面描述了光的特性，指出光的能量是量子化的。

总的来说，人类对光的认识还是经历了比较曲折的发展，从粒子说、波动说再到波粒二象性，科学家在打开光的大门之后，才发现它竟然如此的神奇。

表现出波粒二象性的光的照片

然而更让人们感兴趣的其实是光的速度，因为真空光速是人类已知的最大速度，可以达到299792458米/秒，一般四舍五入为300000公里/秒。

如果将人类研究出的最快的飞行器速度与真空光速进行对比，你就会意识到咱们真的是在以“龟速”前进。

光速是自然速度的极限

那么，光到底是怎样为自己“加油打气”最终达到光速的呢？它的动力来源是什么？

光的动力来源到底是什么？

任何东西的运动似乎都需要动力来源，比如说火箭，人类之所以能将它送上天就是因为制造出了足够强大的动力装置。可是哪怕是费了这么多心思，火箭的飞行速度与光速比起来依旧啥也不是。

这样来看的话，光想达到这种恐怖的速度应该并不容易，可事实真是这样吗？

人类火箭的推进速度可达7马赫

显然不是，因为光的运动根本就不需要动力来源。根据科学家的观察来看，光和我们认识到的一般物质有着显著的区别，那就是当它处于静止阶段的时候，质量可以忽略不计。

直到开始运动的时候，才会拥有能量、质量等，而这种从零到有的特性就使得光子一旦开始运动，就不再需要动力支撑，可以一直维持着初始速度。

原子发射光子的模拟图

当然，这里主要指的是处在真空环境下，如果在其他介质中或者介质的均匀程度发生了改变，那么光速也无法稳定不变。

值得一提的是，这些年来科学家为了搞清楚光速究竟是如何达到的，还做出了一个假设，猜想在宇宙中可能存在着一种名为“希格斯玻色子”的东西，它一般使用给粒子减速的方法来赋予它们质量。

粒子物理标准模型示意图

于是，在宇宙的一众粒子当中，只有我们看到的光子逃脱了这一“定律”，一直保持着光速。但是为什么只有光子这么特殊、希格斯玻色子到底是如何“筛选粒子”的问题，还是没有固定的解释。

因此坦白来说，人类到现在都没有彻底搞清楚光子运动的全部问题，毕竟我们的观察手段还是十分有限的。而且一些与之有关的基本原理，人类了解得也不够透彻，所以想解开光身上的所有答案，我们还有十分漫长的路要走。

各种粒子的运动的构想图

除此之外，光速其实只是人类目前为止认识到的最快的速度，在宇宙当中依旧有着超越光速的存在，比如如果你想跟着光前往宇宙的边界，是很难做到的。因为宇宙不仅处在膨胀当中，其膨胀的速度还远超光速。

宇宙膨胀的模型示意图

宇宙中超越光速的存在

一直以来，科学家都将光当成宇宙当中的信使，通过它们来破译一些古老的信息。不过别看光速已经这么快了，但是将其放在宇宙尺度下时，就会发现它还是太慢了，导致我们看到的信息可能都来自于过去。

比如你在今晚仰头看到的星光，它并不是那颗星星实时发出的光，可能是它在多年以前发出的，因为光在宇宙中的行走看似很快，实则却很慢。

韦伯望远镜拍摄到了130多亿年前的光

这也是为什么科学家在宇宙中发现那些距离我们几十光年的超级地球时，许多人都表示这种发现毫无意义，因为当你将光年换算成常用的单位是，就会发现真的是“可望不可即”。

人的一生对于“穷尽”都有着执着的追求，所以许多科学家的终极目标是抵达宇宙的边缘，看看在那里有什么。先不说宇宙是否有边界，即使有，我们也无法看到。

宇宙的微波背景辐射图

因为哪怕是我们乘坐着光速飞船开始航行，在宇宙中不断地追逐着光的脚步，也赶不上宇宙膨胀的速度。可以说，除非宇宙哪一天停止膨胀了，人才有机会看到所谓的“边界”，虽然从本质上来说，宇宙应该是个闭环。

除此之外，科学家在微观领域的研究中还发现，量子纠缠的速度也超越了光速，不过这种现象并不承担传递信息的功能。

世界第一张量子纠缠的照片

那么，如果未来时机成熟，人类是否能够实现光速飞行呢？

人类可以实现光速飞行吗？

人类从来不缺乏想象力，所以早在各种科幻电影和书目当中，我们都已经实现了光速飞行，并且抵达了不少未知的地方。但是从现实的层面来说，光速飞行是难以实现的，我们能做的应该只有不断地“逼近”它，为什么这么说呢？

正在光速飞行的飞船构想图

因为爱因斯坦早就在相对论当中就表示光速无法达到，这也与咱们在前文中提到的光区别于其他物质的独特性质有着密切的关系。

所以按照目前的理论来说，人类想实现光速飞行确实是在“痴心妄想”。那么，即使无法实现光速，我们可以为飞行器提速吗？

光速飞行的构想图

这一点还是可以做到的，前提是我们找到利用效率更高的燃料。因为现在的化石燃料不仅特别占位置，利用效率还非常差，在这种情况下人类只有找到更优质的燃料才能够为飞行器提速。

如今处在研究前沿的有核能、反物质等等，其中反物质算得上是人类最为向往的一种能源了，因为这家伙与物质相遇之后湮灭所产生的能量非常大，而且产生巨大能量所需的反物质并不多，这就为飞船减少了荷载。

反物质就是正常物质的相反状态

不过，反物质不仅很难被制造出来，还不容易储存。所以想利用反物质作为能源驱动飞船，在这几十年之内应该是无法完成的。并且科学家指出，仅仅是飞行器达到更快的速度还不够，因为人体也有耐受极限。

所以就算未来人们可以制造出接近光速的飞船，也要确保乘坐飞船的人不用在飞行的过程中不会出现太多的不良反应。

人体可承受的超重范围示意图

这也是为什么，许多飞行员在进行飞行任务之前都需要经过特殊的训练，确保身体可以适应速度的增加。

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。”

飞行员的超重离心力训练仓

这样来看，大概只有了无挂碍的光子本身才能在宇宙中自由自在地飞行了吧！

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