這是一個非常有趣的問題,需要區分兩種情況來理解,一種是有動力,想去哪就去哪,另一種則是無動力,把你放在哪裡就在哪裡,看看兩種情況,究竟是否都能滿足這個條件!
無動力情況下,離開地球多遠就回不來了?其實在理想的狀态下,無論放在哪裡它都能回到地球,因為引力是一種長程力,它的作用距離是無限的,隻是會越來越微弱,因此假如宇宙中隻有一個地球,那麼這個無動力的情況下,比如說是一艘無動力的救生飛船,無論它多遠,總會有一天回到地球,但可能時間比較久。
不過這個宇宙卻不隻是有地球一個,而是具有數不清的星球,這樣的情況下就有各自的勢力範圍,這個範圍被稱為希爾球,分界點是拉格朗日點中的L1點,如下圖:
比如上圖中的地月系拉格朗日點L1就是兩者勢力範圍的界限,一艘無動力的救生飛船,隻要離開地球超過L1點,那麼它就會墜向月球,如果還在L1點範圍内,那麼它就會墜向地球,這個點距離地球的距離請看上圖。
日地之間的拉格朗日點比較靠近地球,這也容易理解,畢竟太陽和地球根本就不在一個數量級上,這個L1點位于地球和太陽之間,距離地球150萬千米的位置,這個L1點可是好地方哦,SOHO衛星就定點在那裡,永遠都可以看到太陽,同時還能永遠看到白天的地球。
同樣道理,一艘沒有動力的飛船一旦到達此處後就是日地拉鋸戰的分界線,雙方的力量在這裡來是平衡的,但隻有個天體連線受力的電是不平衡的,遲早會遠離這個位置,飄到哪裡去就很難預測了,這要看受到的擾動來源與方向。
無限動力下,離開地球多遠後再也回不來了?這是一個反常識的問題,有無限動力怎麼可能會回不來?但事實真的就是這樣,在距離地球某個确定的遠處就有這樣一個地方,一旦到達那裡後,這艘即使有着無限燃料的飛船,它也永遠無法飛回地球。
飛不回來的那個位置在哪裡呢?算一下就知道了!
光的速度是:299792458m/s
哈勃常數是:67.80±0.77(km/s)/Mpc
一秒差距的距離是:3.2616光年
那麼這個距離為:299792.458 / 67.8 x 3.2616 x 100萬=14421874351.221光年
大約為:144.2187億光年
無論你是裝載了多少燃料飛船,隻要飛到距離地球大約144.2億光年外,那麼就别想回到地球了,這究竟是為什麼呢?
宇宙膨脹:一動不動都能超過光速
早在1920年代,哈勃就已經發現了越是遙遠的信息就會以越快的速度遠離,從而計算出了哈勃常數,盡管數字有點不太精确,但至少知道宇宙并不是靜态,而勒梅特與弗裡德曼則更進一步,從這個宇宙膨脹中得出了宇宙誕生于一個原生原子,宇宙大爆炸的概念呼之欲出。
之後則是宇宙中原初元素的豐度以及宇宙微波背景的發現,大爆炸的理論也逐漸成型,宇宙誕生于138.2億年前的一次爆炸,而大爆炸的餘晖現在仍然在輝映,同時宇宙也在這次爆炸後不斷在膨脹。
更讓人驚奇的是,1998年兩個科學團隊還通過研究Ia型超新星的爆發,發現宇宙大約從90億年前開始了加速膨脹,這個結論有些讓大家錯愕,宇宙越來越大,可能會面臨熱寂或者大撕裂。
不過好消息是在2013年3月21日,歐空局的普朗克衛星測得了迄今最精确的哈勃常數為67.80 ± 0.77 千米每秒每百萬秒差距(67.80 ± 0.77 km/s/Mpc),這個數據的意思是每隔326萬光年,宇宙膨脹的速度就增加67.8千米/秒,上文就是據此計算,宇宙在144.2億光年外膨脹超過光速。
所以隻要有飛行器到達這個位置,當它打算回到地球時,那麼很抱歉,在它背後的地球正以光的速度離去并且很快将超過光速,而飛船在使用現有的“常規”推進引擎下,無論多少燃料都無法讓飛船加速到光速,所以它回不來了。
但飛船永遠都到不了這個位置,為什麼?膨脹不是單向的,是宇宙的每一處都在膨脹你看對方在遠離,對方看你也在遠離!所以那個144.2億光年外的位置,以現在的引擎是永遠都到不了的。
不過另一種選擇是,飛船隻要隻需到達某個指定點,比如100億光年外,然後在那裡等上幾十億年,這個位置與地球之間的空間膨脹速度就會超過光速了。
是不是有點搞腦子?但這隻是一個無聊問題的有趣答案!
有話要說...