จักรวาล ในคืนที่ท้องฟ้าเต็มไปด้วยดวงดาว เงียบสงบ และกลมกลืน นั่งสบายๆ ในที่แห่งเดียว และชมท้องฟ้ายามค่ำคืนอย่างเงียบๆ บางทีคนส่วนใหญ่อดคิดไม่ได้ว่า เรามาจากไหน และเราจะไปทางไหนในอนาคต จะเป็นอย่างไร หากวันหนึ่งเราได้เห็นความก้าวหน้าของเทคโนโลยีของมนุษย์ และได้ไปสู่อวกาศ ไม่เพียงแต่พวกเราคนธรรมดาเท่านั้น นักวิทยาศาสตร์ยังมีการอภิปรายทางทฤษฎีมากมาย ในกระบวนการของการพัฒนาอย่างรวดเร็วของดาราศาสตร์และฟิสิกส์
สิ่งที่สำคัญที่สุดคือ การค้นหาทรัพยากรเพิ่มเติม สำรวจอารยธรรมต่างดาว และค้นหาดาวเคราะห์ที่เอื้อต่อการดำรงชีวิตที่เหมาะสมสำหรับการพัฒนาของมนุษยชาติในอนาคต ฟิสิกส์สมัยใหม่มีแบบจำลองทางทฤษฎี และข้อมูลรองรับมากขึ้นเรื่อยๆ วันหนึ่งในอนาคตมนุษย์ออกจากโลก อาจไม่ใช่ความฝันแต่เป็นปฏิบัติการจริง และเป็นไปได้ แต่ทฤษฎีอย่างเดียวไม่พอ ต้องปฏิบัตินี่ก็เป็นปัญหาที่นักวิทยาศาสตร์ร่วมสมัย ต้องแก้ไขด้วยทฤษฎีมีส่วนสำคัญให้ทิศทางในการคิดได้หลากหลาย
หากคุณบอกผู้คนใน 50 ปีที่ผ่านมาว่า คุณจะสามารถบินขึ้นสู่อวกาศ และถ่ายภาพจากเหนือพื้นโลกได้ในไม่ช้า คุณจะถือเป็นเรื่องตลก ทุกวันนี้ ด้วยการพัฒนาอย่างรวดเร็วของเทคโนโลยีการบินและอวกาศ ทำให้มีการสนับสนุนที่เป็นไปได้จริงสำหรับการไปนอกโลก แม้แต่คนธรรมดาก็สามารถเดินทางในอวกาศได้ผ่านการฝึกฝนอย่างเข้มข้น ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา สเปซเอ็กซ์ในสหรัฐอเมริกาได้มุ่งมั่นที่จะพัฒนาการเดินทางในอวกาศเชิงพาณิชย์ของพลเรือน และกระบวนการนี้ กำลังปรากฏชัดขึ้นต่อหน้าผู้คนมากขึ้นเรื่อยๆ
กรณีที่ประสบความสำเร็จมากมาย ได้พิสูจน์ให้โลกเห็นถึงทิศทางการพัฒนาที่สำคัญของการบิน และอวกาศในอนาคต แล้วถ้าเราอยากไปต่อ มนุษย์ต้องการมากกว่าการเดินเล่นรอบโลก และทำมันให้เสร็จ โครงการเดดาลัส โครงการอิคารัส จรวดปฏิสสาร และเครื่องยนต์ Warp Speed สิ่งเหล่านี้ ล้วนแสดงให้เห็นถึงความทะเยอทะยานของมนุษย์ที่ต้องการจะไปให้สุดขอบจักรวาล ยานอวกาศสามารถขับเคลื่อนด้วยเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ฟิวชัน หรือโดยการใช้พลังงานจลน์ของเลเซอร์ เพื่อเดินทางอย่างรวดเร็วในจักรวาล
อย่างไรก็ตาม แนวคิดข้างต้นทั้งหมดอยู่ในระดับทางกายภาพที่เรียบง่าย และการออกแบบยานอวกาศนั้น มีพื้นฐานมาจากแนวคิดของเชื้อเพลิง เพียงแต่ จักรวาล นั้นกว้างใหญ่เกินไป แม้ว่าความเร็วของเครื่องบินจะสูงถึงหลายหมื่นกิโลเมตรต่อวินาที มันก็ยังดูเหมือนเต่าในจักรวาล ยุ่งยากและเชื่องช้า เกือบทุกคนที่เคยอ่านวิกิพีเดีย จะรู้ว่าความเร็วแสงเป็นความเร็วที่เร็วที่สุดในจักรวาล การเดินทางด้วยความเร็วแสงมักมาพร้อมกับทฤษฎีสัมพัทธภาพ ซึ่งเป็นคำอธิบายพื้นฐานของเวลา อวกาศ และแรงโน้มถ่วงของอัลเบิร์ต ไอน์สไตน์ และได้กลายเป็นแนวทางทางทฤษฎีที่สำคัญสำหรับฟิสิกส์ยุคใหม
การอภิปรายคลาสสิกที่สุดของทฤษฎีสัมพัทธภาพ คือ ผลกระทบของวัตถุที่บินด้วยความเร็วแสง และสภาพแวดล้อมโดยรอบ หากสามารถไปถึงความเร็วแสงได้ โลกของนักเดินทางและผู้สังเกตจะแตกต่างกันมาก สำหรับนักเดินทาง หลังจากเข้าสู่ความเร็วแสงแล้ว ทุกสิ่งรอบตัวจะช้าลงในสายตาของนักเดินทาง มีเพียงช่วงห่างเพียงไม่กี่นาทีใน 1 ปี แต่จริงๆ แล้วผู้สังเกตการณ์สังเกตตลอดทั้งปี
นี่เป็นเพราะในแบบจำลองของทฤษฎีสัมพัทธภาพ ระบบอ้างอิงทางกายภาพของทั้ง 2 แตกต่างกันอย่างสิ้นเชิง เวลาแทบไม่มีความหมายสำหรับนักเดินทางเอง และทุกสิ่งรอบตัวเกือบจะคงที่ เท่าที่เกี่ยวข้องกับสถานการณ์ปัจจุบัน เครื่องบินที่มีระยะทางการบินไกลที่สุดคือ ยานโวเอเจอร์ที่เปิดตัวโดยสหรัฐอเมริกา ซึ่งอยู่ห่างจากโลกมากกว่า 2 หมื่นล้านกิโลเมตรแล้ว ระยะทางไกลเช่นนี้ ยังบินตลอดการเดินทางหลาย 10 ปีอีกด้วย
อันที่จริง อาจเหมาะสมกว่าหากเปรียบเทียบกับการคลานด้วยความเร็วเต่า สิ่งที่เราต้องการมากที่สุดในตอนนี้คือ ยานอวกาศที่เร็วขึ้นเพื่อให้สามารถปฏิบัติภารกิจในอนาคตได้ เนื่องจากความรู้สึกที่แตกต่างกันอย่างมาก มันจึงกลายเป็นตำนานในจักรวาลที่จะบินด้วยความเร็วแสง และมันเป็นปัญหาที่ยากเสมอในชุมชนฟิสิกส์ ในการทำให้วัตถุบินไปถึงความเร็วแสง ด้วยเทคโนโลยีที่มีอยู่ในปัจจุบัน เป็นเรื่องยากมากที่จะก้าวข้ามผ่านฟิสิกส์ดั้งเดิม เพื่อนำมาซึ่งการเปลี่ยนแปลงครั้งใหญ่ในตัวเรา แม้ว่าจะมีความเร็วเกือบ 1 ใน 10 ของความเร็วแสง แต่ก็ไกลเกินเอื้อม
หากต้องการทราบว่า เหตุใดจึงยากที่จะทะลุผ่านความเร็วแสง หรือเข้าใกล้ความเร็วแสง ก่อนอื่นเราต้องเข้าใจแนวคิดพื้นฐานบางประการ ในการรับรู้แบบดั้งเดิมของเราความเร็วของแสงในสุญญากาศ หรือในระบบอ้างอิงทางกายภาพทั้งหมดคือ 300,000 กิโลเมตรต่อวินาที ซึ่งเป็นความเร็วที่เร็วที่สุด ที่สสารสามารถเข้าถึงได้ในจักรวาล สำหรับจักรวาล นี่คือชุดของระบบทางทฤษฎีที่มนุษย์สร้างขึ้นเพื่อให้เข้าใจโลกได้ดีขึ้น
มีคำอธิบายความสัมพันธ์ระหว่างความเร็วในฟิสิกส์คลาสสิก ความเร็วจะไม่มีรูปแบบพิเศษ โดยไม่คำนึงถึงเรขาคณิตความเร็วของระบบอ้างอิงคงที่หรือเฉื่อย ผลทางกายภาพของการทดลองทั้งหมดควรเหมือนกัน ไม่มีการทดลองเชิงกล สามารถแยกความแตกต่างระหว่างความเร็วต้องห้ามกับความเร็วสม่ำเสมอ กรอบอ้างอิง เฉื่อยสำหรับการเคลื่อนที่
ในยุคปัจจุบัน คำถามที่เกิดจากสมการของแมกซ์เวลล์ต่อระบบกลศาสตร์ ไอแซก นิวตันได้แสดงให้เราเห็นว่า แรงแม่เหล็กไฟฟ้าหรือแรงลอเรนซ์เดียวกันเกิดขึ้น เมื่อวัตถุ 2 ชิ้นที่เคลื่อนที่มีปฏิสัมพันธ์ซึ่งกันและกัน โดยไม่คำนึงถึงกรอบอ้างอิง บทสรุปแสดงให้เห็นว่า ปฏิสัมพันธ์พื้นฐานของเวลา พื้นที่ และความเร็วมีเงื่อนงำที่สำคัญในแม่เหล็กไฟฟ้า หากนำการแปลงแบบกาลิเลียน และกลศาสตร์นิวตันไปใช้กับสมการแมกซ์เวลล์ ผลลัพธ์ที่ได้จะไม่สอดคล้องกันหรือข้อมูลใดข้อมูลหนึ่งไม่ถูกต้อง และข้อมูลที่มีประสิทธิภาพเพียงอย่างเดียวคือ การแปลงลอเรนซ์
นอกจากนี้ ความรู้ความเข้าใจของอัลเบิร์ต ไอน์สไตน์ เกี่ยวกับการเปลี่ยนแปลงของลอเรนซ์ ยังทำนายความเร็วของความเป็นเหตุเป็นผลทางวัตถุอีกด้วย สมมติว่ามีเอกภพที่มีการเปลี่ยนแปลงตำแหน่ง ความเร็ว และทิศทางอย่างมาก จากนั้นสสารที่เคลื่อนที่ได้ทุกชนิดในนั้นสามารถเปลี่ยนรูปในระบบอ้างอิงหลายระบบอย่างสอดคล้องกัน และยังสามารถกลับไปสู่ระบบอ้างอิงของตนเองได้ การคำนวณเกี่ยวกับพีชคณิตดำเนินการบนสมมติฐานเหล่านี้ และผลลัพธ์ของคำอธิบายคือผลลัพธ์ของการแปลงลอเรนซ์
นี่เป็นการเปลี่ยนแปลงพื้นฐานเพียงอย่างเดียว ที่ตอบสนองความเข้าใจของเราเกี่ยวกับความสัมพันธ์ของจักรวาล ความสมมาตร และความสอดคล้องในตัวเองที่อธิบายความเป็นจริงของเรา ในการทำให้ความเป็นจริงนี้มีอยู่จริง จะต้องมีความเร็วจำกัดของเอกภพ และพารามิเตอร์ของความเร็วจำกัดนี้ สามารถใช้เป็นพารามิเตอร์ที่กำหนดของการแปลงลอเรนซ์ได้ ในแง่ของสมมาตร และสัมพัทธภาพ พารามิเตอร์นี้สามารถเป็นอนันต์ได้ แต่เพื่อให้สูตรที่อธิบายความเป็นจริงเป็นจริงค่า C นี้ต้องเป็นการ รวมกันของค่าคงที่พื้นฐานในสมการแมกซ์เวลล์
บทความที่น่าสนใจ : พาราควอต อธิบายและศึกษาสารพิษอันตรายที่มนุษย์ใช้ชื่อว่าพาราควอต
