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(以奧爾特星云為界),跑到最近的恒星系需要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夸張的了,這對于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(yīng)運而生。
什么是曲速引擎呢?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(tǒng),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(xiàn)于1957年德國物理學(xué)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(diào)和量子力學(xué)與相對論之間的矛盾,遺憾的是,“海姆理論”提出后并未得到科學(xué)界的普遍認可。
然而由“海姆理論”推導(dǎo)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(fā),根據(jù)片中的描述,擁有曲速引擎的宇宙飛船,可以利用反物質(zhì)燃料產(chǎn)生的能量改變周圍空間的幾何結(jié)構(gòu)來達到超光速飛行的目的。
自此之后,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(dāng)時曲速引擎只是一種想象中的產(chǎn)物,它并沒有嚴謹?shù)睦碚撝С?,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(xué)家阿庫別瑞在廣義相對論的基礎(chǔ)上,提出了一個名為“阿庫別瑞度規(guī)”的時空數(shù)學(xué)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、后面的空間擴張,從而驅(qū)動宇宙飛船持續(xù)前進。
根據(jù)阿庫別瑞的描述,航行中宇宙飛船始終處于一個由扭曲時空形成“曲率泡”里,因為它相對周圍空間是處于靜止?fàn)顟B(tài),所以在航行時不會出現(xiàn)狹義相對論中的“鐘慢尺縮”、“質(zhì)量增長”等效應(yīng),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(guī)”(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(xué)家的結(jié)論是,只要找到了具有“負能量”的奇異物質(zhì),曲速引擎就很可能開發(fā)得出來,而這個“負能量”已在“卡西米爾效應(yīng)”中初現(xiàn)端倪。
這就意味著,在未來我們?nèi)祟惪赡軙娴膿碛星僖?,那么我們不妨來暢想一下,如果掌握了這種技術(shù),人類會怎么樣?我們可以厲害到什么程度?
前面已經(jīng)講了,由曲速引擎驅(qū)動的宇宙飛船可以無限地加速,具體加速到什么狀態(tài),這要看扭曲空間的程度,關(guān)于這一點,可以參考一下曲速引擎的愛好者為我們提供的數(shù)據(jù)(如下圖所示)。
可以看到,即使是曲速1級也可以輕松地達到光速,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云,而要抵達遙遠的仙女座星系,也僅僅需要10多年的時間。
對于現(xiàn)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級并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(shù),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,第一是探索向往已久的宇宙邊緣,第二是在“曲率泡”的保護下,進入黑洞的事件視界之內(nèi)(超過光速就可以從黑洞的事件視界之內(nèi)逃逸),去抵近研究傳說的“奇點”。假如我們?nèi)祟愓娴淖龅搅艘陨蟽杉?,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。
好了,今天我們就先講到這里,歡迎大家關(guān)注我們,我們下次再見`
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