115【不同速度的世界】从0到30万：人类为何逃不开光速

各位观众，大家好，我是哈喽，今天咱们讲速度的极限啊。从静止到光速，从慢到快，慢慢来第一个速度，这是物体绝对静止时候的速度啊。但是在自然界里没有发现什么东西才能实现绝对静止啊。所以零速度啊，它只是一个理论值，我们都知道速度的极限啊，上到光速啊，下到绝对静止，这俩都是理论值，自然界中就没有什么东西可以达到这两个速度啊。速度到零以后，我们会得到一个热力学上的最低温度，绝对零度啊，绝对零度也是一个理论值速度的本质啊。它是物质的运动，我们的宇宙，它在不断运动空间和时间才能有意义。

所以我们这个时空，它就不可能出现静止和光速，就那样的话，整个宇宙就没有意义了。肯定有人说啊，那个光不就是光速嘛，马上就知道怎么回事儿了啊，光速的问题啊，咱们一会儿得重点说啊，咱们先顺着零往下讲，先说说时速100km以下的世界上行动最迟缓的动物还白马。在静止的水里一个小时只能前进2cm多一点点，它们在海里都是随波逐流的，或者是把尾巴挂在那个海藻上，原地不动，他们一动，自己就游不回来了。大家知道吧，因为那个水流速度比他们运动速度还快呢。海洋里的东西一般都快不了，因为介质是水水，阻力比较大。海洋动物呢，它只有两种鱼，可以超过100km的时速啊。见鱼时速能到130，其鱼也能到110，你要是在海里面游泳，时速能到50km，你就能跻身最快海洋生物的前十名了。大型核动力航母一个小时它也就跑70km，那样人造最快的水下物体，那就是鱼雷时速能到350km以上是这种高速鱼雷。它一般都打不远，比海底快点的地方呢，就是陆地啊，陆地都是空气嘛，所以阻力就比较小了。

人生速度它也是海马的200倍，一个小时它能爬四米树缆和海里的海马，生活习性差不多。树缆的速度啊，一个小时能到二百四十米。但是他也一动不动，跟那个海马挂在海藻上一样。树懒，他是把自己挂在树上，乌龟在陆地的移动时速可以到480米，跑的也是比较慢的啊。这正好是人类行走平均速度的十分之一。人类行走的平均时速啊，是4.8km，人的速度极限，是2009年博尔特创造的那个世界纪录啊。100米，他跑了九秒八五，相当于时速37km多人走路的速度。在自然界里来说啊，那是不算慢的，相对于大家看到的绝大多数的动物人走的都算快的了，但是奔跑速度啊，那就差点儿了啊，普通的猫啊狗啊，奔跑时速都可以达到50km，最快的猎选时速可以达到80km。小型哺乳动物里跑得最快的那也就是兔子了，每个小时能达到猎犬的速度，所以猎犬基本上能捕猎所有人类狩猎目标里的小型动物了。

到了鹿这个级别，它基本上就追不上了啊。鹿能跑到九十多公里的时速，大家看野生动物纪录片里的那个狼，为什么狼都得成群结队呢？因为他要是单独生活的话，他一个人早就饿死了，他连个兔子他都追不上。狼的速度最快，也就是60km/h狼群捕猎，后面有追的，前面有堵的他才能正常。试着半呢，猫科动物就明显比犬科动物要快很多啊。陆地最快的猎豹，100km加速3.4秒，最快时速可以达到120km/h，这一个人就能把自己的猎物搞定了。所以人就不用跟别人成群结队，这已经是自然界中最强大的猎手了，他们都是独居，只有极少部分的猫科动物，有大规模的群居现象，注意是大规模的群居现象啊，有些老虎和猎豹呀，还有舍利啊，这也算猫和动物，它会有二到三只以家庭为单位的群居现象啊。但那不算大型群居啊，它们跟咱们家里那个宠物猫一样，它属于半群居唯一大规模群居的啊。

猫壳动物就是狮子啊，了解的速度大家就知道为啥了，因为狮子这个东西，它在草原生活草原上，你随便拉出来个玩意儿，它跑的都不慢，这个狮子不成群结队，它也得饿死它连饭都没得吃。自然界里基本上随便拉出来个东西，都比咱们人跑得快，那倒是真的啊，三百多斤的野猪啊，它能撵着人跑啊，两到三吨的河马犀牛你也不见得跑得过它们。主要原因是因为咱们人直立行走。我们放弃了前肢的奔跑功能，站起来跑，一个是重心，高一个就是咱们的奔跑啊，没有几处帮忙，咱们跑步，那都是两个小短腿儿，这样来回捯饬，你步子越大，你捯饬的越快，那你就跑得越远，跑得越快，动物的跑步啊，它是前后肢一块儿用力啊，它还得靠脊椎拉扯它的步伐。你看那个猎豹跑步大开大河的他跑一下，他顶人捯饬好几步，你说那个玩意儿能慢得了吗？所以四足的脊椎动物基本上就没跑得慢的啊，然后是100到1000km时速的范围，这个范围比较常见的啊，那就是各种交通工具的啊，什么汽车呀，好一点儿的摩托车呀，都可以达到这个速度。基因斯记录啊，最快的自行车啊，太扯了。268km的时速，包括什么最快的汽车，什么五百多公里，八百多公里，什么也好，这些记录你也不用记，它根本就没有意义。这都是在特定场所特定改装的车，它只是为了破记录而存在的啊。

咱们只讨论常规的陆地，最快的交通工具啊，磁悬浮和高铁这两项记录啊，都是咱们中国保持的啊。一个是上海慈善浮列车啊，一个是浮星号，时速啊，分别能达到430和400，就是设计速度啊，实际上也不可能全都跑这么快，高铁时速能到300，那就是相当不错的，大家可以去坐一坐京沪高铁，你可以在京沪高铁上体会到350km的时速啊。上海慈源服务呢。新闻上说啊，那么官方报道说，有一个10km的路段可以达到400km的时速，我也没坐过慈源浮列车啊，谁要坐过的话，可以给咱们验证一下啊。这个速度已经达到民航客机起飞的速度啊，民航飞机它起飞也就才需要200到300km的速度啊。这个速度再往上升，那地面上就不够了，它就跑不开了，它就该上天了。

世界上最快的鸟类啊，均舰鸟飞行速度最快，可以达到418km，每小时大型民用飞机啊，飞行速度普遍是在800km左右啊。波音七三期也能到900，然后往上走七四期它能超过1000再快的载客飞机，它也有更快的载客飞机啊，也就只占个数据快了啊，基本上也不商用，因为这个玩意儿太快了，它噪烟也大啊，它震动也大啊，它消耗也大，乘坐也不舒服，就根本不适合载客，不适合商用时速到了1224km的时候啊。这就是超音速的啊。超音速客机早就被淘汰了，航天飞机起飞半分钟之后啊，就能达到音速接下来的速度啊，天上也放不开了，咱就不光在地球了啊，就得离开地球了，不能按小时算了，咱们得按秒算340米每秒，这是声音在空气里的速度啊。这个速度放到我们生活里，那已经相当快了啊。可是放到天上来这个速度啊，就是咱们刚才说的那个陆地上的蜗牛。

航天飞机发射25到33秒之后就可以达到音速啊天上的飞行器，当它的速度到了音速的时候，就算是一马赫到了两倍音速的时候。就算是两马赫两倍半因素的时候，那就是2.5马赫战斗机和侦察机呢，都得按马赫算速度啊。世界上最快的军用飞机也没什么准确排名，怎么排的都有，因为这些数据吧，其实也不是每一个都公开而且公开的呢。它也不见得准。咱们说几个比较受大众认可的吧，比如美国的S二七幺黑鸟侦察机，苏联的米格25战斗机最高速度都可以达到3.2马赫。

咱们的歼二零啊也不慢啊，但是没有准确的官方数据，大众推测啊，到2.5马赫啊，问题应该也不大，飞行器它接近因素啊，也就是达到这个一码和速度的时候。观众都知道会碰到一个东西啊。这个东西叫阴障，就是空气啊，会变成一堵墙，飞行阻力急剧增加。二战后期也沿着飞机的那帮人就认为因素啊是飞行器的上限了，觉得这个障碍不可逾越，所以起了个名儿叫阴障了。二战之后的冷战呢，高空竞赛开始了，高空竞赛啊。为了突破阴障，喷气式发动机出现了，替代了原来的活塞式发动机。咱们现在突破声速啊，那是太简单了，这就是冷战的功劳啊。

催生的喷气式发动机还是那句话，大战出科技，这个速度是超过一马赫的时候遇到了阴障啊。速度超过2.5马赫的时候，还会遇到另一个障碍，叫热障，顾名思义温度变成了障碍。以前的飞机表面材料，铝合金速度到了2.5马赫的时候呢，表面温度就到了三百多度了，铝合金六百多度它就化了2.5马赫的时候。飞机表面可以说它就变软了。为了突破热涨心情的足热材料出现了，发动机换代了，有了更强大的动力，材料换代了，有了更可靠的机身阴账解决了，热账解决了就怎么样了，咱们人就开始想着不在地球呆了，就想着往外跑了，咱们就能造火箭了，下一个速度就到了第一宇宙速度的7.9。

这是人造地球卫星发射的最小速度，也是最高绕转速度啊。1957年，世界上第一颗人造卫星司，什么什么一号上田，这个名太长了，我也记不住你们再查去吧。宣靠人类航天时代正式到来这种级别的速度啊，就已经和咱们的生活啊，不沾边儿了啊，再往上升一个档次啊，那就是第二宇宙速度啊，1.2km每秒。第二宇宙速度也叫逃逸速度啊。我们到这个速度啊，就可以让飞升器摆脱地心引力，就可以去太阳系其他的星球落脚了。

不同星球的质量不同，第一，第二宇宙速度也不同，咱们说的宇宙速度啊，只是以地球为参照的啊。木星的质量啊，是地球的三百多倍。我们的飞行器如果靠近了木星，那得得加速到至少30km每秒，才能逃脱木星的引力控制，这还得是不能太接近木星要是特别靠近啊。比如说在木星的表面呀，那得每秒达到60km的速度啊，才能再跑出来。所以咱们压根儿没有这种飞行器啊，咱们也根本就不可能近距离观测木星发个啥，到那附近都得被木星给吸进去啊，火星的逃逸速度就比较慢了啊。5km每秒月球的逃逸速度啊，只有2.4km每秒，所以探测这两个邻居啊，对咱们来说特别简单，至少咱们现在有能力发个东西过去啊。在那儿落脚，然后再飞回来。在火星和月球发射火箭也比在咱们地球简单。

所以月球其实特别适合当星际旅行的中转站。第三，宇宙速度啊，是6.7km每秒，这是我们逃离太阳系需要的速度啊。旅行者一号二号就是奔着离开太阳系去的，现在的速度刚勉强超过第三宇宙速度啊17km每秒。NAS已经宣布旅行者一号离开太阳系了。准确来说，这个旅行者一号它应该是离开太阳风的范围了。太阳风这个范围特别小，大概只有100个天文单位，一个天文单位是一点儿496*10^8km就记着十五。后面跟着七个零就可以了。宇辰者一号，它只是离开太阳风的范围了。

可是咱们上次说过，太阳系啊，它是被奥尔特云包裹着的。你得突破了这个奥尔特云才算是彻底摆脱。太阳引力控制了以奥尔特云为纪太阳系的范围，20万个AU才够呢。旅行者一号飞了四十多年，17km每秒的速度啊，这是刚飞完才100个AU，它得再走上1万7000年才能彻底摆脱胎阳。这是第三宇宙速度啊。你看这个速度不小的吧，在宇宙的尺度下还是慢的跟个蜗牛一样啊。地球绕着太阳旋转的轨道速度啊是30km每秒，到这儿可能是有疑问了。

你说第一宇宙速度它是16.7，地球公转速度它是30了，怎么地球还没摆脱太阳呢？因为只要我们提到速度啊，提到运动啊，必须得提参照物啊，没有参照物，咱们只描述速度是没有意义的。咱们刚才那些速度啊，参照物都是地球地球的公转，你再以地球为参照物，那没有意义了，那地球的公转速度那就成零了呀。你得以太阳为参照物啊。我们的地球绕太阳一直在做30km每秒的圆周运动。但是我们说的那个第三宇宙速度呢，是以地球为参照物的，以太阳为参照物的话，你看这个不同轨道上的星球啊，它有不同的逃逸速度，咱们地球在的这个轨道速度得到42km每秒。那才能越转越远，最后把自己转出去呢。咱们刚才说的那个第三，宇宙速度的参照物是地球这个地球啊，你看本身就自带了30km每秒的速度了。

咱们可以借助地球本身的这个轨道速度啊，在地球上发射飞行器，它非蒸气就自带一个三十的速度，这个就好理解了吧。参照物如果是太阳的话呢，咱们轨道上的逃逸速度，咱们刚才说的是多少来着。哎，我怎么说完就忘了呢？说的是42是吧？咱们的地球已经给飞行器提供30了，你42-30等于十二，再给它提供十二的初始速度，它就能飞抵太阳系了。可是它在地球上发射，它还得受到咱们地球引力的影响呀。你不能只给它加十二啊。掐指一算，比十二再大点儿，那不就是16.7嘛。

这个第三，宇宙速度其实就是这么算出来的啊。所以谈运动啊，谈速度啊就得谈参考物啊。地球公转30km每秒，地球的第三宇宙速度啊16.7这俩参照物不同，互相去比较，其实没有什么太大的意义。这个第三，宇宙速度再往上升第四的宇宙速度，这是人造飞行器逃离银河系的速度啊，我们到现在为止，连银河系多大还不知道呢，所以这个速度也不知道，只能估算大概是500km每秒以上的速度。第五，宇宙速度就是逃离本形集团。第六，宇宙速度就是逃离本潜系团所在的那个十米座超间集团，然后依次得推什么什么第七，第八，第十，你能拍到好多这个就不用算了啊。这些速度对咱们来说压根儿强，也没法想了，跑也跑不出去。

最后的重点啊，就是咱们的速度上限光速啊，30万km每秒，你先别管这玩意咋测的，咱们刚才说的啊，速度上限，光速下限绝对静止，这两个都是咱们自然界中还有咱们实验室环境下都不能达到的速度。你想让一个物体不停的加速，不停的加速，它越跑越快，是不是得有一个力推它呀，你需要能量啊。这个物体越重，需要的这个推力也就越大。相对论里面有一个质速关系，物体速度越快，它质量还就越大。你质量越大，那它需要加速的力，它就更大了。爱因斯坦这个制作公式告诉咱们物体越接近光速，那么这个分母你看它就越接近于零。它这个结果，它就等于是需要一个无限大的能量才能推得动。

什么叫无限大的能量啊。物理学啊就不允许存在无限大的东西。物理学不允许存在无限物理学什么东西啊，它都得有一个准确的数值，所以有质量的物体在物体上它就不能达到光速。可是光子，它没有质量啊，它不遵循这一套，所以光可以达到光速以上这一串儿回答你一个字儿都不用记。以上的一串儿回答总结成一句话，就是信息的传输速度不能超越光速，可是不传输信息就能超越光速的呀。

比如量子纠察呀，比如宇宙本身的膨胀速度啊，这都是超越光速的，可是它没意义呀，它不产生信息呀。不产生信息就是不对任何事物有影响。那这个超光速物理上就认为没意义物理学它也不研究什么没意义的事儿，所以就当它不存在用因果律，可以更简单的把这个事儿给大家讲明白。什么是因果律呢？这是我们知道一件事儿的原因，它一定是这件事儿的结果。之前，也就是说，一个信息传递它一定是在这个事物发生之前，如果信息的传输速度超越了光速，那因果率就整体全被颠覆了。呃，这种情况下，如果有一颗超光速的子弹，那就是说其他人还没看到别人扣扳机呢，我就已经被超光速子弹给打死了。是我死了以后，你们才看到别人扣板级。

我先出生，你才看到我的妈妈怀孕，这就是颠覆了因果律了。那这个事件的原因竟然在这个事件之后才发生，这是物理界不允许的，只有认为光速是速度的上限，因果律才能存在，物理学才能存在好的问题来了，聪明的观众发现了这一切的原因，都建立在什么前提下呀，咱们刚才一直都在说什么呀，你想一想呀。这一切的解释都建立在因果律成立的前提下，都建立在相对论成立的前提下，都建立在我们现在这个时空的物理学背景下呀。在这些前提下，速度的上限就是光速，下限就是零。如果突破这个前提呢，如果突破我们这个时空的限制呢？物理学上不允许存在的事儿，数学上，它允许在数学上速度可以是负数。在数学上质数公式的分母里，根号里面都可以是负数，物质是可以超越光速的，那照样有计算结果呀。

虽然这计算结果啊，在咱们的世界它没有意义，它可能它是个虚数，但是保不齐另一个宇宙有意义啊。咱们不是讲过镜像宇宙吗？大家还记得吗？负速度那可以理解为负宇宙里的速度上限光速，你可以理解为超宇宙速度里的速度下限又一个新的想法出来了。这个想法千万不能让爱因斯坦知道。你知道吗，爱因斯坦又知道了，打你。