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聽說曲速引擎能超光速!
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  • 1 # 魅力科學君

    光在真空中的速度高達299792.458公里/秒,以這樣速度只需要眨眼間就可以抵達遙遠的月球,這看上去似乎快得很離譜,但假如我們把目光逐漸放遠,事情就變得不一樣了。

    以光的速度,跑到火星至少需要3分多鐘,跑到冥王星需要5個多小時,跑出太陽系需要1年(以奧爾特星雲為界),跑到最近的恆星系需要4年多,跑出銀河系至少需要10萬年,跑到仙女座星系需要250萬年,而僅僅是我們所處的本超星系團,其直徑就有1.1億光年……

    在巨大的宇宙空間中,說光速慢得像蝸牛都是很誇張的了,這對於夢想著征服星辰大海的人類而言,無疑是一個巨大的難題。因此,我們迫切地需要一種能夠超越光速的科技,哪怕只是理論上行得通的也行,在這種情況下,曲速引擎應運而生。

    什麼是曲速引擎呢?簡單地講,曲速引擎就是一種利用空間翹曲(space warp)來作為引擎的推進系統,其原理就是將宇宙飛船周圍的時空高度扭曲,從而在時空中形成一條高速通道,使宇宙飛船獲得超越光速的能力。

    曲速引擎的雛形出現於1957年德國物理學家克哈德.海姆提出的“海姆理論”中,該理論試圖以一個六維時空的框架來調和量子力學與相對論之間的矛盾,遺憾的是,“海姆理論”提出後並未得到科學界的普遍認可。

    然而由“海姆理論”推匯出的超光速航行卻成功了引起了科幻愛好者的濃厚興趣,著名的科幻片《星際迷航》中曲速引擎就是受到了此理論的啟發,根據片中的描述,擁有曲速引擎的宇宙飛船,可以利用反物質燃料產生的能量改變周圍空間的幾何結構來達到超光速飛行的目的。

    自此之後,曲速引擎受到了眾多科幻愛好者的熱烈追捧,儼然成為了人類未來星際航行的必備之物,但事實上,在當時曲速引擎只是一種想象中的產物,它並沒有嚴謹的理論支援,這不免有些令人沮喪。

    1994年,曲速引擎的愛好者迎來了重大喜訊,墨西哥物理學家阿庫別瑞在廣義相對論的基礎上,提出了一個名為“阿庫別瑞度規”的時空數學模型,它可以用一種波動方式來使宇宙飛船前面的空間收縮、後面的空間擴張,從而驅動宇宙飛船持續前進。

    根據阿庫別瑞的描述,航行中宇宙飛船始終處於一個由扭曲時空形成“曲率泡”裡,因為它相對周圍空間是處於靜止狀態,所以在航行時不會出現狹義相對論中的“鐘慢尺縮”、“質量增長”等效應,因此宇宙飛船不會受到光速的限制,也就是說,擁有曲速引擎的宇宙飛船可以無限地加速。

    需要指出的是,“阿庫別瑞度規”(Alcubierre Metric)在理論上是完全行得通的,1996年,NASA 還將其納入“突破性推進物理計劃”中進行過深入研究。目前科學家的結論是,只要找到了具有“負能量”的奇異物質,曲速引擎就很可能開發得出來,而這個“負能量”已在“卡西米爾效應”中初現端倪。

    這就意味著,在未來我們人類可能會真的擁有曲速引擎,那麼我們不妨來暢想一下,如果掌握了這種技術,人類會怎麼樣?我們可以厲害到什麼程度?

    前面已經講了,由曲速引擎驅動的宇宙飛船可以無限地加速,具體加速到什麼狀態,這要看扭曲空間的程度,關於這一點,可以參考一下曲速引擎的愛好者為我們提供的資料(如下圖所示)。

    可以看到,即使是曲速1級也可以輕鬆地達到光速,曲速9.9999級更是可以達到接近20萬倍光速,假如以這種速度在宇宙空間中航行,只需要不到20秒的時間就可以躥出奧爾特星雲,而要抵達遙遠的仙女座星系,也僅僅需要10多年的時間。

    對於現在的我們而言,探索宇宙最大的障礙就是令人絕望的空間距離,而9.9999級並不是曲速引擎的極限,理論上來講,只要有足夠的能量,它的速度將會進一步地提高,因此可以說曲速引擎可以幫助我們徹底地掃清這一困擾。如果掌握了這種技術,我們可以在廣袤的宇宙中隨意穿梭,在獲取幾乎無限資源的同時,我們也可以找一找到底有沒有外星文明,解開這個多年的困惑。

    更重要的是,我們還可以利用曲速引擎去做兩件事,第一是探索嚮往已久的宇宙邊緣,第二是在“曲率泡”的保護下,進入黑洞的事件視界之內(超過光速就可以從黑洞的事件視界之內逃逸),去抵近研究傳說的“奇點”。假如我們人類真的做到了以上兩件事,就可能一舉解開宇宙的終極奧秘,從此成為宇宙中的神級文明。

  • 2 # 棲雁林

    “曲速引擎”是種痴人說夢般的幻想,任何有質量也就是有重量的物質,哪怕一根羽毛都不可能達到光速,何況超光速去宇宙探索?過去人們說月亮上有嫦娥有月宮有人信,現在還有人信嗎?因此如今網上凡是提到乘上光速或超光速那都是無知的夢話。

  • 3 # 月清透

    我個人認識的曲速引擎是這樣的!首先,你得知道空間是可以彎曲的!而且物體的質量越大,周圍空間扭曲的幅度越大!那麼怎麼實現曲速引擎?舉個例子,把一張紙彎曲兩頭對接就能實現遠端跳躍!曲速引擎就是把需要交流的兩個空間點彎曲到臨近來實現!這樣就需要製造極大密度質量的物體,以目前人類科技水平是遠遠達不到的!但是這種空間跳躍在未來不是不可能實現!最後,我覺得當人類真正掌握這樣的科技的時候,或許也早已擺脫了物質束縛!你品,你細細品吧!

  • 4 # 宇瑤雜談

    談到曲速飛行,我們先來了解一下這個想法的成因。

    依據狹義相對論,任何存在質量的物體都無法達到光速,在速度無限接近光速的時候,它的質量也將傾向於無窮大,也就是“光速屏障”。

    質增效應公式

    後來哈勃在觀測宇宙時,發現了宇宙在持續膨脹,並且這個膨脹係數被他計算出來為“68(KM/S)/Mpc”(後來經過其他科學家更精確的測量有更新,但是目前還不知道具體數值,因為多個測量方式回饋的結果並不一致並且差異巨大)並且據此推斷,距離我們大約134億年之外的宇宙中,其中的星體移動速度將超過光速。

    這個發現讓科學家們欣喜若狂,因為這預示著俠義相對論可能是錯的,理論物理學將在相對論的廢墟中重新建立起一座新的大廈。

    但是後來證明,愛因斯坦並沒有錯,或者說他的理論沒有錯,只是還不夠完善。後來以狹義相對論發展出來的廣義相對論也證明了這一點。

    在廣義相對論中,空間是可變的,在狹義相對論中無法突破的“光速屏障”因為空間的可變,使得超光速變得可能。

    舉個例子,你在一列行駛的火車上行走,對於火車上的人來說,你的速度就是你正常行走的速度,但是對於火車外的另一個觀察者,你的速度就是“火車的行駛速度+你的行走速度”。

    還處在理論中的“曲速引擎”就是基於這個原理來實現超光速的。透過操控空間,使空間變得不均衡,這樣處於被操控空間的飛船相對於本空間做“低速飛行”,但是對於被操控空間之外的“觀察者”,飛船的速度將會變得非常快!

    這種引擎將有兩種執行模式。

    第一種,曲率飛行。引擎壓縮飛船前方的空間拉伸飛船後方的空間,飛船在“彎曲”空間的拉動下獲得比原本更高的速度(可以無限接近光速)。

    不均衡空間中的飛船移動

    第二種,曲速飛行。為了獲得更高的航速(超光速),引擎將飛船周圍的空間“彎曲”到極致,形成一個獨立於外部空間的空間泡。根據廣義相對論,空間的運動不受光速限制,那麼透過調節封閉空間和外部空間的相對位置,就可以實現極速,理論上,它可以瞬間出現在宇宙中的任何位置。

    星際迷航中的飛船曲速航行

    當然,這些都還只是理論中的資料,科學家們的理論研究為超光速旅行打開了希望的大門,為了這一目標,人類還需要繼續負重前行,才能征服遙遠的星辰大海!

  • 5 # 冬哥譜科

    這是科學家為實現超光速運動假設的一種交通工具。它是1994年由物理學家米格爾·阿爾庫維雷首先提出的。

    它不是一種在太空中飛行的航天器,也不是透過在宇宙中打出一個洞去走捷徑。它是改變空間的拓撲結構,然後躍遷到新的空間。

    它利用負能量使我們面前的空間縮短,同時使背後的空間擴大。想象我們想走到地毯遠端的椅子旁,我們不是走過去,而是把地毯一點一點捲起來,把椅子拉倒我們跟前,就等於我們並沒有動,而是把我們面前的空間縮短了。這就是曲速引擎的原理。

    研究證明,空間膨脹的速度大於光速,如果我們透過曲速引擎縮短空間,就可以實現超光速運動。但這需要巨量的正能量和負能量。用正能量壓縮面前的空間,用負能量延長身後的空間。

    阿爾庫維雷還指出,這一方法還可以讓我們在時間中旅行。另一位科學家證明,如果有兩艘這樣的曲速引擎,的確可以實現時間旅行。

    科學家研究認為,這種引擎所需要的正能量是一個天文數字,目前只能是一種幻想;而需要的負能量據研究,可以用卡西米爾效應獲得,它需要兩塊距離是普朗克數字,10的負33次方,這也是我們的技術無法做到的。

    也許我們的後代擁有這樣的科學技術,但願吧。

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