Si conduces una nave espacial que viaja un año luz por segundo, ¿cuánto tiempo tardará en volar hasta el borde del universo?
Tomemos como ejemplo "El problema de los tres cuerpos". La creatividad infinita que contiene es asombrosa. Especialmente en el caso de las naves espaciales que pueden volar más rápido que la luz, muchas personas están ansiosas por probarlas, con la esperanza de que dichas naves espaciales aparezcan en el futuro. El futuro puede estar demasiado lejos, imagínelo ahora. Si conducimos una nave espacial que viaja un año luz por segundo, ¿cuánto tiempo tardará en volar hasta el borde del universo? ¿Qué podremos ver durante el viaje?
En primer lugar, antes de volar, debemos aclarar que el año luz es una unidad de longitud. Literalmente significa que la luz viaja en línea recta durante un año en el vacío del universo. La velocidad de la luz es 299792458 m/s, por lo que el valor específico de un año luz es 9460730472580800 m, o 9,460710 12 km.
Después de conocer el valor concreto, podemos empezar a volar. Si pudiéramos viajar un año luz en un segundo, alcanzaríamos el borde del sistema solar en un segundo. Es importante señalar que existen dos definiciones del borde del sistema solar. El primero está fuera de la heliosfera, en el borde donde volaron las sondas Voyager. El segundo tipo está fuera del rango gravitacional del sol, es decir, fuera de la nube de Oort. Nos tomó un segundo volar cerca de la nube de Oort y luego saldríamos disparados del sistema solar.
Después de volar fuera del sistema solar, tarda unos 3,22 segundos en llegar a Próxima Centauri en Centauri A, que es la estrella más cercana al sistema solar. Ocho segundos después podemos ver la estrella más brillante del cielo, Sirio. En este momento, está muy cerca, lo cual es muy diferente a cuando miramos hacia la tierra.
Después de volar durante decenas de segundos, nos encontraremos con muchos planetas que han sido observados en la Tierra. Por ejemplo, el "planeta diamante" más brillante, 55 Cancri e, parece una bola de luz brillante en el universo.
Unos 15 minutos después, una luz brillante aparecerá frente a nuestros ojos. Esta es emitida por Betelgeuse, la estrella supergigante azul más brillante del universo descubierta actualmente por los humanos. Se encuentra a unos 863 años luz de la Tierra y su luminosidad es 12.000 veces la del sol.
Podríamos quedarnos ciegos si miráramos directamente una luz tan brillante con nuestros ojos desnudos, por lo que podríamos tener que usar gafas especiales durante los viajes interestelares. En seis horas cumpliremos uno de los sueños de la humanidad, que es salir volando de la Vía Láctea, porque para entonces todos ya hemos llegado al borde de la Vía Láctea. Aquí podríamos tomar fotografías de la Vía Láctea desde el interior de una nave espacial. Después de todo, nunca antes habíamos tenido una vista panorámica de esta hermosa galaxia desde la perspectiva de Dios.
A continuación, nos dirigiremos a la cercana galaxia de Andrómeda, extremadamente enorme, con un diámetro aproximadamente 1,6 veces el de la Vía Láctea y a 2,54 millones de años luz de la Tierra. Incluso si pudieras volar un año luz en un segundo, tomaría mucho tiempo viajar, al menos un mes.
Entonces el alcance del universo nos hace sentir lo pequeños que somos. Por ejemplo, un sobrevuelo del supercúmulo de Virgo, que tiene un radio de 654,38 mil millones de años luz, llevaría al menos dos años. Pasarán cientos de años antes de que lleguemos al agujero negro más grande, Ton 618. En este momento, los pasajeros de la nave espacial pueden haber cambiado durante varias generaciones. Después de todo, nuestras vidas son muy cortas.
Entonces, después de unos cientos de años, ¿hemos llegado al borde del universo? Resulta que pensamos demasiado, pero en realidad todavía estamos muy lejos. Según el tamaño del Hubble, su radio es de unos 46 mil millones de años luz. Esto significa que incluso si voláramos una nave espacial a una velocidad de un año luz por segundo, nos llevaría unos 1.450 años alcanzar el borde del universo conocido.
Se puede comprobar que la velocidad de la luz, que a nosotros nos parece muy rápida, también lo es muy lenta frente al vasto universo. No hace falta decir que la esperanza de vida humana es de sólo unas pocas décadas y, en general, es difícil vivir hasta los cien años. Por lo tanto, incluso si partimos ahora, no llegaremos al borde del universo durante nuestra vida.
Además, si el modelo de inflación cósmica realmente funciona, el universo en realidad se está expandiendo y la velocidad de expansión excede con creces la velocidad de la luz. Esto significa que estamos conduciendo nuestra nave espacial cerca del borde del universo, pero el borde del universo se está alejando de nosotros.
Y nuestra nave espacial sólo puede alcanzar un año luz por segundo, lo que significa que nuestra velocidad de vuelo nunca podrá seguir el ritmo de la expansión del universo. Si nuestra tecnología no es suficiente para acelerar la nave espacial, los descendientes de la nave espacial no llegarán al borde del universo, incluso si pueden continuar para siempre.
Además, el borde conocido del universo pertenece en realidad al "volumen de Hubble". Este borde sólo puede determinarse cuando vemos luz desde lugares distantes. Es difícil saber si hay otros objetos celestes detrás de este rayo de luz. Pensábamos que era el borde del universo, pero no esperábamos que fuera sólo una pequeña parte del universo.
En este caso, ¿el universo tiene límites? En realidad, este problema es difícil de explicar, porque incluso con la ayuda de herramientas no podemos "ver" tan lejos, por lo que los humanos aún desconocen los límites del universo. El límite del que estamos hablando ahora es en realidad el borde observable del universo.
Un profesor del Departamento de Física del Instituto de Tecnología de California dijo esto:
Entonces, el límite del universo del que estamos hablando ahora no es un límite que todos puedan ver y tocar. Es el resultado del recorrido de la luz después de llegar a la Tierra. De hecho, la apariencia del universo no es tan simple como la mayoría de la gente piensa. Puede extenderse en todas direcciones o ser autocerrado. Pero es como las esferas que vemos en nuestra vida diaria. No existe tal cosa como una ventaja. Después de caminar regresarás al punto de partida.
Dado que la velocidad de la luz es demasiado lenta frente al universo, ¿podemos intentar volar más rápido que la velocidad de la luz? En este caso, podemos comprimir el tiempo nuevamente, tal vez comprimiéndolo de 1.000 años a 100 años, o incluso 10 años, para que los humanos puedan alcanzar la expansión del universo y alcanzar verdaderamente el borde del universo.
Pero según la discusión de Einstein en la teoría especial de la relatividad, la velocidad de la luz no se puede exceder, por lo que desde la perspectiva de la tecnología moderna, volar más rápido que la luz es imposible. Sin embargo, países de todo el mundo todavía están realizando investigaciones sobre velocidades más rápidas que la luz. Después de todo, el destino de nuestro viaje no es sólo el borde del sistema solar, sino el universo más lejano y más amplio.
El profesor Jin Lin, científico de la Academia China de Vehículos de Lanzamiento, señaló en un informe académico en el 3er Foro de Desarrollo de Ciencias Básicas Modernas:
Se puede ver que la super- el vuelo ligero es teóricamente alcanzable. Sin embargo, en la actualidad, los humanos ni siquiera pueden construir naves espaciales a la velocidad de la luz, por lo que es demasiado pronto para considerar naves espaciales superligeras de ahora en adelante. Pero eso no es demasiado ambicioso. Al fin y al cabo, tarde o temprano habrá que afrontar y resolver este problema.
Mucha gente debería haber oído hablar del universo espejo, o del multiverso. Esto significa que hay un espacio más grande que el nuestro, lleno de muchos universos burbujas que son similares, pero no idénticos.
Si los humanos realmente encuentran el borde del universo, cuando lleguen allí y continúen explorando hacia afuera, es posible que hayan cruzado el borde del actual "universo burbuja" y hayan entrado en otro universo cercano.
Así que, incluso si llegamos al borde del universo, no podemos ver un límite particularmente claro. Después de todo, es posible que la membrana transparente de la "burbuja" la haya atravesado ya en el momento de su formación. El universo es ahora como una "muñeca rusa" anidada en el anillo.