宇宙是一個神秘而廣袤的存在，它包含了無數(shù)的星體、恒星、行星和其他奇妙的天體。人類作為月球上惟一的智慧生命，仍然對宇宙飽含了好奇和探求的欲望。
從古至今，人類不斷地觀測、研究和探求宇宙，希望才能揭露它的奧秘宇宙物理圖片，甚至有三天才能跨越星際，抵達其他星球或則星體。
但是，科學(xué)家們在不斷地發(fā)覺和否認(rèn)一些令人絕望的事實：宇宙正漸漸地“鎖死”人類的活動范圍，讓我們難以真正地走出太陽系，更不用說抵達其他銀河了。這種事實如同一把把無形的桎梏，將人類禁錮在一個相對簡陋的空間里，讓我們難以自由地探求和征服宇宙。
這么，這種桎梏到底是哪些呢？為何它們會限制人類的活動范圍呢？有沒有辦法突破這種桎梏呢？本文將從數(shù)學(xué)學(xué)的角度，為你們介紹一下那些問題。
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光速：最快也不夠快
我們都曉得，光速是宇宙中最快的速率，約為每秒30萬公里。根據(jù)這個速率，光可以在一年內(nèi)走過9.46萬億公里，這個距離就稱作一光年。我們用光年來評判宇宙中天體之間的距離，由于其他單位都太小了。
然而，即使用光年來評判，宇宙中的距離也是驚人的。例如說，近來的星體比鄰星距離我們大概4.22光年；銀河系的半徑大概10萬光年；可觀測宇宙的直徑大概465億光年。這種數(shù)字對于我們來說幾乎難以想像。
假如我們想要抵達那些地方，就須要以光速或則接近光速的速率飛行。
但是，依據(jù)愛因斯坦的狹義相對論，任何有質(zhì)量的物體都不能達到光速宇宙物理圖片，只能無限接近光速。并且，越接近光速，所須要的能量就越大。假如要讓一個飛船達到光速的99%，就須要消耗相當(dāng)于整個太陽質(zhì)量的能量。
或許，這對于人類來說是不可能做到的。雖然我們就能制造出比現(xiàn)有飛船速率更快的飛船，也不可能超過光速。以目前人造飛行器——旅行者1號為例，它的速率大概是每秒17公里。根據(jù)這個速率，要抵達比鄰星須要耗費7.6萬年，要抵達銀河系的邊沿須要耗費5.8億年，要抵達可觀測宇宙的邊沿須要耗費2.7萬億年。這種時間都遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了人類的壽命，甚至超過了人類文明的歷史。
為此，光速就成了人類探求宇宙的第一個桎梏，它讓我們難以在有限的時間內(nèi)抵達宇宙中任何一個地方，只能在太陽系內(nèi)部活動。
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宇宙膨脹：近來也越來越遠(yuǎn)
假如光速是一個固定的桎梏，這么宇宙膨脹就是一個不斷變化的桎梏。宇宙膨脹是指宇宙中的空間正在不斷地擴張，造成宇宙中的天體之間的距離越來越遠(yuǎn)。這個現(xiàn)象是由哈勃在1929年發(fā)覺的，他觀測到了遠(yuǎn)方星體的紅移，表明這種星體正在遠(yuǎn)離我們。
依照目前的觀測和理論，宇宙膨脹不僅剩在，并且還在加速。這意味著，在未來的某個時刻，我們將難以見到不僅本星體以外的任何星體，由于它們就會超出我們的視界。屆時，宇宙中的每一個星體都將成為一個孤島，而星體中的生命、文明都將會被永恒地“鎖死”于其中直至永遠(yuǎn)。
假如人類才能延續(xù)到哪個時侯，活動范圍也就僅限于銀河系了，由于在銀河系之外壯麗的景色早已不復(fù)存在，取而代之的是無盡的虛空。
因而，宇宙膨脹就成了人類探求宇宙的第二個桎梏，它讓我們難以真正地接觸到其他星體和文明，只能在本星體內(nèi)部活動。
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熵增：最終也不夠穩(wěn)定
假如光速和宇宙膨脹是兩個外部的桎梏，這么熵增就是一個內(nèi)部的桎梏。熵增是指一個封閉系統(tǒng)中的熵（無序度）總是趨于于降低，直至達到最大值。這個定理反映了自然界中存在著一種不可逆轉(zhuǎn)的趨勢，即從有序到無序，從低熵到高熵。
這個定理對于人類來說有著重要的意義，由于我們所依賴的一切能源都是基于熵差（有序度差）而形成的。例如說，太陽能、風(fēng)能、水能等都是借助了氣溫或則壓力等化學(xué)量的差別而轉(zhuǎn)化為可用能量。而當(dāng)熵增達到最大值時，這種差別將會消失，所有能量都將弄成均勻分布的熱能，未能再進行任何有效的工作。
這就意味著，在未來的某個時刻，整個宇宙將會弄成一個氣溫相同、壓力相同、密度相同、沒有任何結(jié)構(gòu)和變化的“熱寂”。屆時，宇宙中的一切生命和文明都將難以繼續(xù)存在，只能等待最終的衰落。
因而，熵增就成了人類探求宇宙的第三個桎梏，它讓我們沒法永遠(yuǎn)地維持我們的生存和發(fā)展，只能在有限的時間內(nèi)活動。
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人類能夠突破桎梏？
從里面的剖析可以看出，人類探求宇宙的活動范圍遭到了三個方面的桎梏：光速、宇宙膨脹和熵增。這種桎梏都是基于數(shù)學(xué)學(xué)的基本定理和觀測事實，不是人類才能輕易改變或則忽略的。它們讓我們難以在有限的時間、空間和能量內(nèi)實現(xiàn)我們對宇宙的無限探求和征服。
這么，人類能夠突破這種桎梏呢？目前，有一些科學(xué)家和思想家提出了一些可能的方案或則構(gòu)想，例如借助相對論中的鐘慢效應(yīng)或則蟲洞來實現(xiàn)超光速旅行，或則借助弦理論中的“弦”來開啟平行宇宙（相鄰宇宙）的通道，或則借助量子力學(xué)中的量子糾纏來實現(xiàn)超距通訊等等。
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這種方案或則構(gòu)想都有一定的理論基礎(chǔ)和邏輯推理，而且也都存在著好多的困難和不確定性。例如說，要制造一個城市大小的飛船而且將它加速到接近光速須要消耗多少能量？要制造一個人工可控的引力波而且扭曲空間須要多少技術(shù)？要突破“弦”并且步入平行宇宙須要多少條件？要實現(xiàn)量子糾纏而且保持穩(wěn)定須要多少精度？
這種問題都沒有一個確定的答案，也沒有一個可行的實驗。似乎在未來的某三天，人類會找到一種方式來突破這種桎梏，其實這種桎梏本身就是不可逾越的。無論怎樣，我們都應(yīng)當(dāng)保持對宇宙的好奇和探求的欲望，由于這是人類文明進步的動力和源泉。