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宇宙是完全真空吗?一个飞行器在宇宙中飞行到底有没有受到阻力?
通常我们所说的真空,指的是地球以外的外太空,或者把一个密闭容器里的空气全部抽出来,就是真空状态。当然,这样的真空并不是真的“空”,无论如何都会有及少量的物质存在,我们不可能把所有物质都清除掉,大自然似乎也非常反感真空的存在,总是想尽办法让真空不空。

飞行器在宇宙中飞行可以认为就是在真空中飞行,当然外太空同样存在极少量的气体和尘埃分子,不过对于飞行器来说可以忽略不计,比如美国在上世纪70年代发射的旅行者一号飞船被认为可以在宇宙太空中飞行十亿年之久。
那么,如果太空中真的没有任何物质,没有任何气体和尘埃,也没有光线和各种辐射,甚至没有中微子等微小粒子,只剩下空间本身,这样的太空就是真的空吗?就没有任何阻力了吗?
通常我们认为就是真的空,但如果从量子力学的角度思考,也并非真的空,因为还有空间存在。什么是空间?从量子力学角度来定义,空间就是万物存在的物理背景,空间是由最基本的量子组成的。就在鱼在海水里游,海水就相当于空间,而水分子就相当于量子。
由于量子非常小,是不可分割的基本物理量,所以对于宏观物体几乎没有任何影响。但如果速度足够快,比如光速飞行(光子)或者宏观物体以非常接近光速来飞行,量子背景空间的影响就不能忽略了,速度越快,量子空间的影响效应就越明显,也就不可能无限地加速!
那么,真正“什么都没有”的真空存在吗?这已经不仅仅是科学问题,也需要用哲学思想来诠释了。宇宙大爆炸之前被认为就是一个“什么都没有”的存在,但“无中生有”是如何实现的?又成了另一个谜团!
从某种特定的意义上来说:由于宇宙中存在着各种各样的星体,那么它应该不属于完全真空的了,在平常说的太空中才因为没有任何物质的存在而将它们说成了真空,当一个飞行器在宇宙中飞行的时侯,它并不会受到类似于地球上大气层中的那种阻力的,但是由于在宇宙中存在着许多的恒星,而恒星发射出来的光线会对飞行器产生一定的压力,这个也就是科学家构想的“星际飞行时使用的太阳帆”了;这个并不是阻力了,而是一种推力了。
宇宙是真空的,飞行器可以在那里畅通无阻的飞行。但是,任何恒星,行星,甚至卫星,都有吸引力。任何飞行器都必须足以克服这个阻力的速度,才能够挣脱它。
例如地球的吸引力,要想把宇航员送上太空,必须要有速度为每秒十一点八公里的速度,才能挣脱地球的束缚,但这需要强大的动力推进器才能达到这个速度。我国的长征系列火箭,好多次把飞行器送入太空。
所谓真空都是相对的,绝对的真空是不存在的。我们在地球上,用更先进的设备将一个密闭容器中空气抽净,也不能达到完全真空状态,多多少少总会遗漏一些小分子。
太空中比这还要空旷稀薄得多,几立方米才能有一个原子或者微观粒子。当然也有可能某些地方有一些尘埃,甚至更大的颗粒,甚至小天体,当然这很稀少,几千几万公里也不见得碰到一个。太空中存在最多的是一些射线,微观粒子,当然也很稀薄。
一般来说,飞船在太空中飞行,除了临近较大天体受引力影响,是不会遇到来自真空的飞行阻力的,飞船会因为惯性一直沿原来方向和速度前进。因为太空中太稀薄空旷了,即使撞上一些微观粒子射线也是影响有限。除非是撞上较大较密集的颗粒,或者小天体,那概率太小了。
但是这是在低速行驶,而且行驶距离较近的情况下。但是如果飞行速度过快,比如达到千分之一光速(三百公里每秒)。或者是飞行距离过长,比如达到零点一光年以上(一万亿公里,一万倍地球太阳距离)。那样积累的粒子碰撞就不能忽略了。
就像我们普通在郊外行走,感觉不到空气的阻力。如果我们跑起来,或者骑车前进,就会感觉到。如果是汽车火车飞机,更是要考虑空气阻力对航行的影响了。或者我们走得路长一些,空气中的尘土就会沾在衣服上。
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