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曲速飛行到1光年要多久(曲率飛行可以實(shí)現(xiàn)嗎?)

2023-03-26 13:37:01 趣味生活 9943次閱讀 投稿:若邁風(fēng)

今天凡太百科給各位分享曲速飛行的知識(shí),其中也會(huì)對(duì)曲速飛行到1光年要多久進(jìn)行解釋,如果能碰巧解決你現(xiàn)在面臨的問題,別忘了關(guān)注本站,現(xiàn)在開始吧!

曲速飛船是什么,它跟一般的飛船比有什么優(yōu)點(diǎn)?

曲速飛船是什么,它跟一般的飛船比有什么優(yōu)點(diǎn)?很多朋友應(yīng)該都看過《星際迷航》這部科幻電影,里面有一種巨大的星際飛船,采用的就是曲率驅(qū)動(dòng)技術(shù),這種飛船可以憑借這種技術(shù)達(dá)到曲速飛行,電影里面稱其速度可以超越光速,那么現(xiàn)實(shí)中這種技術(shù)理論真的可行嗎?將來人類有可能制造出曲率驅(qū)動(dòng)的超光速飛行器嗎?

曲速飛行這一概念并非《星際迷航》首次提出來的,有一位德國物理學(xué)家早在上世紀(jì)50年代就提出來了,然而那個(gè)時(shí)候的人們都認(rèn)為他在癡人說夢(mèng),根本不可能實(shí)現(xiàn)的,但是科幻小說和電影創(chuàng)作者們卻從中找到了靈感,于是電影中出現(xiàn)了用曲速飛行的巨大飛行器。

曲率驅(qū)動(dòng)飛行到底指的是什么呢?其實(shí)它涉及到了理論物理的一種時(shí)空模型,要想做到曲速飛行,首先要有一個(gè)強(qiáng)大的曲率引擎,不過這種曲率引擎并非發(fā)動(dòng)機(jī),而是一種能改變時(shí)空結(jié)構(gòu)的機(jī)器,比如裝有曲率引擎的飛船,那么曲率引擎就可以把飛船前面的空間迅速彎曲縮小,同時(shí)將飛船后面的空間迅速彎曲擴(kuò)大,那么飛船退出后面的空間進(jìn)入前面的空間就會(huì)省去不少時(shí)間,即便飛船本身的速度無法達(dá)到光速,但是由于時(shí)空被改變時(shí)間被縮短,那么也就等于達(dá)到或超越了光速。

然而想改變時(shí)空結(jié)構(gòu)可不是那么簡單的事情,我們知道宇宙中能大幅度改變時(shí)空結(jié)構(gòu)的只有那些黑洞之類的大質(zhì)量天體,但是我們又不可能給飛船上裝個(gè)黑洞,有人計(jì)算認(rèn)為改變飛船前后的時(shí)空需要相當(dāng)于太陽10億倍的能量,這簡直是不可想象的。

還有一個(gè)問題就是,如果扭曲飛船前后的時(shí)空,那么飛船將處于有著強(qiáng)大差別的引力場(chǎng)中,而要想達(dá)到光速,那么這個(gè)引力場(chǎng)應(yīng)該要強(qiáng)到接近黑洞視界邊緣的強(qiáng)度,然而如果引力場(chǎng)強(qiáng)到這個(gè)級(jí)別上的話,我們已知的任何物質(zhì)都會(huì)被撕得粉碎,連原子都很難存在,因此用什么樣的材料來制造這樣的飛船,并且將這樣的飛船至于什么樣的保護(hù)之下,也是一個(gè)不可想象的難題。

所以目前來看,利用曲率驅(qū)動(dòng)達(dá)到光速或者超光速飛行是個(gè)理論和技術(shù)上都讓人徒呼奈何的事情,至少在未來的很長時(shí)間內(nèi),這樣的飛行技術(shù)都只能在想象中存在,有科學(xué)家就認(rèn)為這樣的飛船至少在1萬年內(nèi)都不會(huì)出現(xiàn),因?yàn)榧夹g(shù)難關(guān)太大了。

超光速飛船有多快?科學(xué)家:曲速飛行技術(shù),是光速的2140倍

人類是地球上最有智慧的生命,科學(xué)家認(rèn)為,人類是由猿類生物進(jìn)化而來的,在200多萬年前,猿類生物生活在地球上,當(dāng)時(shí)地球上還生活著很多其它兇猛的生物,猿類生物為了能夠長久的發(fā)展下去,所以它們選擇了群居生活,群居生活不僅僅能夠促進(jìn)彼此之間相互交流的機(jī)會(huì),還能夠有效的抵抗外來侵略者,由于猿類生物長時(shí)間在一起交流,所以它們的大腦變得越來越聰明,最終成功進(jìn)化為人類,人類從誕生以后就開始不斷的 探索 宇宙的奧秘,現(xiàn)在我們已經(jīng)對(duì)宇宙有了大概的了解。

根據(jù)科學(xué)家的研究我們能夠知道,宇宙中有很多天體,比如說恒星、行星、彗星、小行星、中子星、白矮星等等,我們的地球和太陽就是宇宙中的天體,現(xiàn)代科學(xué)認(rèn)為,我們的太陽系誕生于50億年前,在50億年前,太陽系一片混亂,太陽誕生以后吸收了周圍大量的物質(zhì),所以太陽的質(zhì)量占到了太陽系總質(zhì)量的百分之99.86,剩下的八大行星和其它物質(zhì)占到了太陽系總質(zhì)量的百分之0.14,從占比上我們就能夠看出,太陽的質(zhì)量非常大,根據(jù)牛頓的萬有引力定律,任何有質(zhì)量的物體都是有引力的。

物體的質(zhì)量越大,它的引力就越大,所以八大行星才會(huì)圍繞太陽轉(zhuǎn)動(dòng),在宇宙中,目前人類發(fā)現(xiàn)的最快飛行速度就是光速,光速大約是每秒30萬千米,相當(dāng)于一秒鐘光速能夠繞地球飛行七圈半,這么快的速度已經(jīng)超出了人類的想象,看到這里,可能很多人會(huì)產(chǎn)生一個(gè)問題,就是光速這么快,人類是如何計(jì)算出來的呢?在1676年的時(shí)候,一個(gè)叫做奧勒.羅默的科學(xué)家首次計(jì)算了光速,當(dāng)時(shí)他利用木衛(wèi)一軌道陰影交替的時(shí)間,計(jì)算出了木衛(wèi)一軌道周期的時(shí)間是42小時(shí)25分,所以他認(rèn)為,木衛(wèi)一應(yīng)該是每隔42小時(shí)25分就會(huì)被木星遮住一次,后來這位科學(xué)家經(jīng)過多年的觀測(cè)發(fā)現(xiàn)。

地球距離木星最遠(yuǎn)的時(shí)候,木衛(wèi)一出現(xiàn)的時(shí)間比地球距離木星最近的時(shí)候多了22分鐘,而這22分鐘就是光從地球到木星所用的時(shí)間,利用這個(gè)辦法,他計(jì)算出了光速的速度大約是每秒21萬千米,這是人類 歷史 上第一次計(jì)算出了光速,后來經(jīng)過科學(xué)家們的研究,在1728年的時(shí)候,科學(xué)家詹姆斯.布雷德利用光行差,計(jì)算出了光速大約是每秒29.8萬千米,這個(gè)數(shù)值和我們現(xiàn)在的光速數(shù)值非常相似,目前人類已經(jīng)能夠精準(zhǔn)的計(jì)算出光速來,對(duì)于人類來說,光速飛行是非??斓?。

但是對(duì)于宇宙來說,光速就像是蝸牛一樣慢,目前銀河系的范圍大約是20萬光年,這意味著光速從銀河系的最南端飛到最北端需要20年的時(shí)間,而銀河系只是宇宙中的一個(gè)小星系,在宇宙中星系的數(shù)量很大,比銀河系大的星系也有很多,比如說仙女座星系,室女座超星系團(tuán),本星系群等等,除此之外,人類目前能夠觀測(cè)到的宇宙直徑大約是930億光年,這個(gè)數(shù)值并不是宇宙的全部范圍,宇宙可能比我們想象的還要大,宇宙浩瀚無窮,即使光速在它面前,也顯得很慢。

對(duì)于人類來說, 探索 宇宙邊緣是我們的終極目標(biāo),如果連光速都沒有辦法飛到宇宙的邊緣,那么人類是不是永遠(yuǎn)都無法找打宇宙的邊緣?有很多科學(xué)家認(rèn)為,光速是可以超越的,只要我們能夠利用曲速驅(qū)動(dòng)飛行,就能夠超越光速,而且這種飛行速度是光速的2140倍,可能很多人不知道什么是曲速飛行,曲速飛行就是依靠空間和的扭曲產(chǎn)生的動(dòng)力來飛行的,根據(jù)愛因斯坦的理論,我們能夠知道,宇宙是一張巨大的薄膜,天體之所以能夠浮在宇宙中沒有掉下去,是因?yàn)橛钪姹∧ね现鼈儭?/p>

而質(zhì)量大的物體能夠?qū)⒂钪姹∧簭潱@時(shí)空間就會(huì)被彎曲,科學(xué)家認(rèn)為,空間被扭曲的越厲害,飛船的速度就會(huì)飛的越快,不過科學(xué)家認(rèn)為,空間不可能被無限扭曲,所以當(dāng)空間被扭曲到9.99的時(shí)候,就是曲速飛行的極限,而這個(gè)速度就是光速的2140倍,我們可以計(jì)算一下,如果我們利用超光速飛行,在宇宙中遨游,是一種什么樣的體驗(yàn),在一倍光速下,我們從地球前往冥王星需要5小時(shí),這個(gè)速度已經(jīng)非??炝?,畢竟冥王星距離地球大約有59億公里,曾經(jīng)人類在45年前,向太陽系外發(fā)射了旅行者1號(hào)探測(cè)器。

到現(xiàn)在為止,這個(gè)探測(cè)器也沒有飛出太陽系,而是剛剛飛出冥王星,所以超光速飛行對(duì)于人類來說非常重要,如果我們的飛船真的能夠?qū)崿F(xiàn)曲速飛行,在理論允許的最大條件下,我們只需要10秒鐘的時(shí)間就能夠飛到冥王星上,距離我們最近的比鄰星,大約有4.22光年,以曲速飛行我們只需要18個(gè)小時(shí),跟坐火車去另一個(gè)城市差不多,所以說,曲速飛行對(duì)于人類 探索 宇宙來說,是非常有效的一個(gè)辦法,目前科學(xué)家也在積極的研究曲速飛行的奧秘。

不過想要利用曲速飛行并不是一件容易的事情,要知道如果飛船距離天體很近,很有可能被天體的引力吸過去,然后撞擊到天體上,目前人類在宇宙中發(fā)現(xiàn)的引力最強(qiáng)天體就是黑洞,如果我們能夠利用黑洞扭曲空間的動(dòng)力來飛行,那么飛行速度可能更快,不過我們?nèi)绾芜M(jìn)入黑洞的范圍才是人類現(xiàn)在最值得思考的一件事情,畢竟黑洞的引力非常大,任何進(jìn)入黑洞視界范圍的物體,都會(huì)被黑洞吸進(jìn)去,所以人類想要利用曲速飛行,還得考慮現(xiàn)實(shí)問題,只要我么能夠讓飛船擺脫天體的引力,那么我們就有可能會(huì)實(shí)現(xiàn)曲速飛行。

我認(rèn)為,人類是地球上最有智慧的生命,人類的 科技 在不斷的進(jìn)步,未來隨著人類 科技 的發(fā)展,人類的速度會(huì)變得越來越快,到時(shí)候我們可能真的是實(shí)現(xiàn)曲速飛行,我希望這一天能夠早日到來,對(duì)此,大家有什么想說的呢?

曲率飛行可以實(shí)現(xiàn)嗎?

曲速引擎就是一種空間的壓縮和擴(kuò)展技術(shù),即在飛船前段壓縮空間,后端再把壓縮的空間釋放。這樣,處在中間的飛船時(shí)空仍是平坦的,而前后兩端一個(gè)時(shí)空變快一個(gè)變慢,飛船達(dá)到超光速飛行。

其實(shí)這種技術(shù),就是我們祖先說的縮地成寸的翻版而已。制造曲速引擎,關(guān)鍵就是如何實(shí)現(xiàn)時(shí)空的壓縮和膨脹,對(duì)應(yīng)的就是理解空間規(guī)則??上?,人類目前的 科技 還顯得太過于簡陋,根本沒有對(duì)空間有何深刻認(rèn)識(shí)。只有愛因斯坦的相對(duì)論涉及到了時(shí)空的彎曲,即大質(zhì)量物體可以導(dǎo)致時(shí)空彎曲。但是除此之外,我們對(duì)時(shí)空扭曲和膨脹的了解,幾乎為0。所以,如果依照人類現(xiàn)在的 科技 水平,制造曲速引擎基本屬于癡人說夢(mèng)。

不過,人類的 科技 發(fā)展也才幾千年,相對(duì)于宇宙動(dòng)不動(dòng)幾千萬年、幾億年的時(shí)間尺度,人類的文明進(jìn)程顯得就太微不足道了。所以,如果給人了足夠的時(shí)間,相信依人類目前的科學(xué)發(fā)展速度,掌握空間技術(shù)并不是什么難事,制造曲速引擎也是易如反掌。畢竟,在1900年,人們還很難想象什么是電視,電腦,手機(jī)。而現(xiàn)在,不都是常見物件了嗎?

曲速飛行在理論上是可以實(shí)現(xiàn)的,需要使用阿庫別瑞引擎,壓縮飛船前方的空間,讓飛船后方空間擴(kuò)張,形成一個(gè)曲速泡,飛船就可以裹在泡泡中超光速行駛了,不會(huì)受到愛因斯坦相對(duì)論的限制,時(shí)間也不會(huì)膨脹變慢。

但阿庫別瑞引擎也僅僅在理論上可行,現(xiàn)實(shí)中還沒法實(shí)現(xiàn)。

首先,阿庫別瑞引擎消耗的能量是你完全無法想象的,僅僅運(yùn)送幾顆原子,就需要消耗掉三個(gè)太陽的質(zhì)量。

其次,阿庫別瑞引擎會(huì)出現(xiàn)負(fù)能量密度的情況,需要奇異物質(zhì)來驅(qū)動(dòng),而奇異物質(zhì)目前僅在理論上存在,宇宙中還從未發(fā)現(xiàn)過。

第三,阿庫別瑞引擎并未完全排除回到過去的時(shí)間旅行,違背了時(shí)序保護(hù)機(jī)制,宇宙可能永不準(zhǔn)許任何人把它生產(chǎn)出來。

第四,宇宙中雖然物質(zhì)稀疏,但裝備阿庫別瑞引擎的飛船既然可以超過光速的速度前進(jìn),必然會(huì)影響整個(gè)時(shí)空。就像你駕著一架飛機(jī)在森林里飛,很可能會(huì)撞上前方的樹木。曲速泡也是一樣,你前面的空間既然被壓縮了,那些星系、恒星、行星和智慧生命又會(huì)遭受何等惡劣的待遇呢?你自己也敢保證自己絕對(duì)安然無恙?

理論上,曲率航行或者說曲速航行是不違背物理學(xué)原理,完全是能夠?qū)崿F(xiàn)的,這種驅(qū)動(dòng)方式本身就是基于已有的物理學(xué)理論所提出來的。利用這種特殊的驅(qū)動(dòng)方式,我們可以突破光速限制,實(shí)現(xiàn)真正意義上的星際旅行。但需要注意的是,《三體》和《星際迷航》所說的曲速航行是不一樣的。

在宇宙中,空間中分布著各種物質(zhì),它們會(huì)導(dǎo)致空間彎曲。所有的空間都不是平坦的,它們都會(huì)存在一定的曲率。在《三體》中,曲速飛船能夠減小后方空間的曲率,導(dǎo)致前方曲率更大的空間會(huì)把飛船拉過去,從而使飛船以亞光速航行。在這種情況下,曲速飛船會(huì)產(chǎn)生巨大的相對(duì)論效應(yīng)——尺縮鐘慢,基于此就能實(shí)現(xiàn)星際旅行。

在《星際迷航》中,曲速飛船可以壓縮前方空間,并擴(kuò)大后方空間,使得曲速飛船能夠相對(duì)于彎曲空間做“超光速”運(yùn)動(dòng)。在這種情況下,曲速飛船相對(duì)于局域空間并沒有超光速,而是處于靜止的狀態(tài),所以不會(huì)出現(xiàn)相對(duì)論效應(yīng)。

但不管是哪一種曲速航行,這都需要負(fù)質(zhì)量的東西來改變空間曲率,而我們現(xiàn)在對(duì)這種神秘的東西一無所知。

曲率飛行就是采用曲速引擎為動(dòng)力的飛行,嚴(yán)格意義上來說這種移動(dòng)不能叫做飛行,而是時(shí)空跳躍。總體上來說,時(shí)空通訊對(duì)曲速引擎的前景持樂觀態(tài)度。

從理論上來說,只要有足夠大的能量,就能扭曲時(shí)空,對(duì)時(shí)空產(chǎn)生折疊效應(yīng)。

就像一張紙,如果從這頭到那頭,一只螞蟻要爬很久,但如果把它折疊起來,根據(jù)折疊的皺褶多少,就能夠一步或者幾部跨越。

這個(gè)有點(diǎn)像我們古代描述的一種功夫叫縮地功,可以把大地壓縮,距離縮短,于是此人就能日行千里。

而曲速引擎是壓縮時(shí)空,把時(shí)空折疊起來,這與所謂的縮地功道理相同但效果天壤之別。

這是廣義相對(duì)論時(shí)空彎曲理論的延伸,這個(gè)科幻中的設(shè)想正在逐漸地進(jìn)入到科學(xué)家們的實(shí)際研究。

在科幻電影星際迷航中,使用的就是這項(xiàng)技術(shù),里面對(duì)曲速航行具體操作細(xì)節(jié)介紹的不多,但最終把曲速層級(jí)定為最大值曲速10級(jí)。曲速1級(jí)為真空光速(c),隨著層級(jí)增加曲速呈指數(shù)增加,但10級(jí)為速度無限大,無法達(dá)到,只能無限接近。

在現(xiàn)實(shí)中,最早提出這個(gè)概念的是上世紀(jì)五十年代的德國物理學(xué)家海姆,它指出曲速航行就是利用時(shí)空扭曲和時(shí)空跳躍實(shí)現(xiàn)超光速飛行,并提出了一些設(shè)想。

但一直到他辭世,他的理論并沒有引起重視,因?yàn)榇蠹叶颊J(rèn)為憑著人類掌控的物質(zhì)條件,不可能制造出那么大的引力場(chǎng)。

一直到2005年,德國物理學(xué)家豪澤與同事德勒舍爾共同撰寫了一篇以海姆理論為基礎(chǔ)的論文,探究“超時(shí)空發(fā)動(dòng)機(jī)”制造的可能性,沒想到此舉竟得到了美國航天學(xué)會(huì)的青睞,授予他們?yōu)?005年度“核能和未來航空”項(xiàng)目大獎(jiǎng)。由此,這項(xiàng)看起來很科幻的理論重新得到了科學(xué)界的重視。

一些科學(xué)家開始了行動(dòng)。

美國能源部圣迪亞國家實(shí)驗(yàn)室太空動(dòng)力研究員羅格·雷納德正在籌劃著做一場(chǎng)實(shí)驗(yàn),他準(zhǔn)備用一部X光發(fā)生器,提供實(shí)驗(yàn)所需要的磁場(chǎng)。

2014年6月,美國太空總署(NASA)機(jī)械工程師、物理學(xué)家懷特正在研究開發(fā)可作星際旅行的宇宙飛船“IXS企業(yè)號(hào)”。他近日和3D藝術(shù)家拉德梅克合作,制作出宇宙飛船的概念圖,宣稱一旦飛船面世,只需兩周便可到達(dá)距離太陽4光年遠(yuǎn)的地方。

2015年5月,美國NASA的科學(xué)家們開展了對(duì)曲速引擎的研究工作,工作室位于NASA約翰航天中心Eagleworks實(shí)驗(yàn)室,首席科學(xué)家為Harold White博士,他們已經(jīng)研究出一套被稱為EM drive的動(dòng)力裝置,這種裝置已經(jīng)獲得了某種推力,這種推力似乎違反了動(dòng)量守恒定律,一些難題還在研究中。

一些科學(xué)家認(rèn)為,曲速引擎需要巨大的引力場(chǎng),制造這種場(chǎng)所需能源非常巨大,目前人類無法實(shí)現(xiàn)。但另一些科學(xué)家卻反駁了這種觀點(diǎn),認(rèn)為制造一個(gè)小的曲率泡,只要很少的能量就能達(dá)到曲率跳躍的要求。

這項(xiàng)工作還僅僅是個(gè)起步,但的確有一個(gè)十分誘人的前景。

光速是我們這個(gè)時(shí)空的限制,常規(guī)飛行無法突破這個(gè)限制,使星際航行變得難以實(shí)現(xiàn)。

曲速引擎的設(shè)想為人類打開了另一扇窗戶。

采用曲速引擎實(shí)現(xiàn)時(shí)空跳躍,能夠突破光速限制,甚至獲得若干倍光速的穿梭,但由于其不是采用常規(guī)速度飛翔,并不違背光速限制原則,而且也不會(huì)產(chǎn)生時(shí)間膨脹效應(yīng)。

這樣就不會(huì)產(chǎn)生祖孫佯謬的悖論,人們可以在正常的時(shí)光流逝中實(shí)現(xiàn)星際的跨越。

這是一個(gè)多么美妙的前景啊,雖然目前這項(xiàng)研究還處于半幻想半真實(shí)的狀態(tài),但這項(xiàng)理論已經(jīng)得到了重量級(jí)科學(xué)機(jī)構(gòu)的實(shí)際進(jìn)入,這些科學(xué)家可不是吃素的,他們正在使這項(xiàng)原本不可能的事情一步步走向可能,超光速跨越或許已經(jīng)不再是夢(mèng)想。

所以時(shí)空通訊有理由相信,曲速引擎極有可能會(huì)成為人類達(dá)到二型恒星級(jí)文明時(shí),走向星際空間的最重要工具。

奇思妙想,歡迎點(diǎn)評(píng)。

時(shí)空通訊原創(chuàng)作品,已經(jīng)啟動(dòng)“维权騎士”版權(quán)保護(hù),侵權(quán)必究。

人類要想進(jìn)行宇宙間星際航行的話,理論上有三種方式,一種是常規(guī)的宇宙旅行,就是靠發(fā)動(dòng)機(jī)來推動(dòng)飛船,隨著發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)步,人類星際旅行的速度會(huì)越來越快,但是根據(jù)廣義相對(duì)論來看,這種方式之下的航行,永遠(yuǎn)不可能超過光速,因?yàn)榉彩怯徐o止質(zhì)量的物體,達(dá)到光速的話將需要無限多的能量,所以這樣看來將來的星際航行要超越光速簡直是不可能的!然而科學(xué)家們還提出了另外兩種星際航行的方式,一種是蟲洞穿越,另一種就是曲速飛行了。

蟲洞穿越和曲速飛行,理論上都是可以超越光速的航行方法,不過這兩種方式其實(shí)都不不是在速度上下功夫了,而是跳出了追求速度的范疇,從而在時(shí)間和空間上打主意了,就是說蟲洞穿越和曲速飛行玩兒的已不是速度,而是時(shí)空。

蟲洞又叫愛因斯坦-羅森橋,它是相對(duì)論中預(yù)言的一種天體或者說現(xiàn)象,通常會(huì)出現(xiàn)的黑洞附近,對(duì)它的穿越比較好理解,就是因?yàn)橄x洞彎曲某一部分時(shí)空,導(dǎo)致不同地點(diǎn)的距離變近了,就好像一張紙上的這邊到那一邊,本來需要走過一條邊的距離,但是如果把紙對(duì)折起來的話,幾乎一下子就到了,所以蟲洞是一種捷徑。

但是蟲洞又有一種限制,就是它出現(xiàn)的地點(diǎn)不容易設(shè)定,所以利用蟲洞穿越的話就只能穿越到它們本來存在的地方,星際航行很難利用它,而且人類至今也沒有發(fā)現(xiàn)蟲洞的存在,理論上如果它存在的話也是非常細(xì)小和短暫的,根本不允許宇宙飛船這樣大的物體穿過,所以利用蟲洞穿越是很不現(xiàn)實(shí)的。

如果說蟲洞是一種宇宙時(shí)空現(xiàn)象,那么曲速飛行就是一種人造時(shí)空現(xiàn)象了,它是要在宇宙飛船前進(jìn)的時(shí)候?qū)w船前面的時(shí)空進(jìn)行壓縮,同時(shí)將飛船后面的時(shí)空進(jìn)行擴(kuò)張,這樣如果宇宙飛船的速度極快的話,理論上飛船將可以超過光速。

不過雖然理論上如此,然而要想壓縮和擴(kuò)張時(shí)空,幾乎需要無限多的能量,雖然《星際迷航》等很多科幻電影中有曲速飛行的假設(shè),但目前我們?nèi)祟悓?duì)實(shí)現(xiàn)這樣的星際航行還是不可想象的。

我們先看看曲率驅(qū)動(dòng)是怎么回事。

曲率驅(qū)動(dòng)是一種通過改變飛行器前后空間的曲率獲得飛船前進(jìn)動(dòng)力的驅(qū)動(dòng)方式。這是科幻小說和電影里面常用的梗。

它的理論來源于墨西哥物理學(xué)家明戈·阿爾庫貝利在1994年提出概念。其本質(zhì)就是通過空間的收縮和膨脹驅(qū)動(dòng)飛船,從而“繞過”相對(duì)論對(duì)極限速度的限制(這個(gè)限制是真實(shí)存在的)。

我們通過觀察到的宇宙存在了137億年,而我們觀察到的最遠(yuǎn)的天體離我們有400多億光年的距離。這說明了: 宇宙空間膨脹的速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于光速。 你可以簡單的把膨脹的氣球看成是宇宙,而星體就是氣球上的小點(diǎn)。

這違背了相對(duì)論了嗎?并沒有,相對(duì)論描述的是:信息不能超過光速傳播??臻g本身是不攜帶信息的。

所以,曲率飛行在理論上是可行的。

但是,科學(xué)家通過計(jì)算,把一艘宇宙飛船加速并超過光速,彎曲和抹平空間的能量,需要集中整個(gè)太陽系的能源才能完成。

這可能需要我們發(fā)展到第二類文明,掌握了戴森球才有可能制造這種飛行器。

綜上所述,制造曲率飛行器是未來1000年內(nèi)不能完成的任務(wù)。

利用所謂的“時(shí)空彎曲”實(shí)現(xiàn)“曲率飛行”,只能是科幻者的神邏輯的天方夜譚,而絕不可能在物理邏輯中實(shí)現(xiàn)。

以下我來厘清一下相關(guān)概念,做一些深度解讀,但愿對(duì)一些走火入魔者有所警示。

一,曲率的大致意思。

曲率(k),是單位弧長(s)轉(zhuǎn)過的角度(θ):k=Δθ/Δs。曲率半徑或圓半徑(r),是曲率的倒數(shù):r=1/k。因?yàn)椋簁=Δθ/Δs=Δθ/rΔθ=1/r。

凸起的曲率是正的,意味著能量遞增。凹陷的曲率是負(fù)的,意味著能量遞減。拐點(diǎn)的曲率是零,意味著短暫的平坦。

二,慣性定律的深度解讀。

慣性定律,是一個(gè)宇宙大法則:任何物系的運(yùn)動(dòng),保持勻速直線運(yùn)動(dòng)或相對(duì)靜止。物系勻直運(yùn)動(dòng)意味著它最終的動(dòng)態(tài)平衡,維持運(yùn)動(dòng)的能量不多不少,沒有剩余的可被利用。

在黎曼幾何中,勻直運(yùn)動(dòng)就是測(cè)地線循環(huán),是最小曲率的勻速圓周運(yùn)動(dòng)。因此,慣性定律的勻直運(yùn)動(dòng)要改成“勻圓運(yùn)動(dòng)”。

所有的自然物系,都在勻圓運(yùn)動(dòng),它們是自然的最經(jīng)濟(jì)的永動(dòng)機(jī),其驅(qū)動(dòng)力只夠自身運(yùn)動(dòng),沒有多余的可被投機(jī)取巧。

▲為什么邊緣帶的電子云密度越發(fā)稀疏呢?

三,熵增加原理的深度解讀。

熵,表示物系運(yùn)動(dòng)的混亂程度或無序度。熵增加原理,即ΔS≥0。意思是:物系運(yùn)動(dòng)總是不斷衰減降頻,不斷趨向最終的慣性、動(dòng)態(tài)平衡、勻直運(yùn)動(dòng)、勻圓運(yùn)動(dòng)。因此,熵增加原理是慣性定律的熱力學(xué)表述,異曲同工。

例如,恒星輻射的電磁波,在深太空的長期旅行中,能量不斷衰減,頻率不斷降低。這種現(xiàn)象叫“熵增紅移”,可顛覆宇宙大爆炸理論。

四,時(shí)空彎曲論的深度解讀。

廣義相對(duì)論的核心是時(shí)空彎曲論,甚囂塵上。也許因?yàn)檫@個(gè)神邏輯,科幻作家劉慈欣臆造了曲率飛行。

▲時(shí)空彎曲論把愛因斯坦變成了科學(xué)大神

其實(shí),光走曲線,只是因?yàn)槌休d光的空間介質(zhì)在天體附近的質(zhì)密梯度(▽×m)或能密梯度(▽●E)較大而已。但是,光走曲線也是一種動(dòng)態(tài)平衡,其質(zhì)量曲率或能密梯度,只能自給自足,不能被投機(jī)取巧。

▲讓人“腦洞大開”的曲率飛行的一個(gè)設(shè)計(jì)。

這就好比:龍卷風(fēng)把附近的 汽車 席卷進(jìn)去,不是因?yàn)闀r(shí)空彎曲,二是空氣介質(zhì)的能密梯度很大而已。

綜上:曲率飛行的幻謬,責(zé)任不在劉慈欣,歸根結(jié)底,是愛因斯坦的廣義相對(duì)論在作怪。

答:理論上存在這種可能性,實(shí)際上實(shí)現(xiàn)難度極大!

曲速飛行是相對(duì)于傳統(tǒng)推進(jìn)方式的一種完全不同的驅(qū)動(dòng)方式,基于愛因斯坦的廣義相對(duì)論——空間是可以彎曲的。然后我們操控并彎曲的空間,并帶動(dòng)空間內(nèi)的物體,實(shí)現(xiàn)等效的相對(duì)移動(dòng)。

這讓人想起《三體》中,程心和艾AA乘坐的星環(huán)號(hào),使用的就是曲速驅(qū)動(dòng)引擎,等效速度為光速;還有電影《星際迷航》里,曲速引擎也是一項(xiàng)重要的技術(shù),等效速度遠(yuǎn)超光速。

超光速飛行的一大限制,就是愛因斯坦的相對(duì)論,狹義相對(duì)論禁止任何形式的超光速傳遞有效信息,自然也禁止超光速移動(dòng)物質(zhì)。

但是廣義相對(duì)論又留了一個(gè)缺口,就是空間的膨脹速度可以超越光速,曲速飛行理論就是利用這一原理,設(shè)想了一種操控空間移動(dòng)的技術(shù)。

飛船前方的空間被壓縮,然后被移動(dòng)到飛船后方膨脹,等效于空間把飛船推向前方,而且不對(duì)飛船產(chǎn)生“慣性力”。因?yàn)榭臻g的移動(dòng)不受光速限制,所以飛船的等效移動(dòng)能超過光速。

曲速表示空間翹曲的度量,而不是真實(shí)的速度,所以繞過了相對(duì)論的光速限制。同時(shí),曲速的效果也可以等效看作移動(dòng)速度,從而實(shí)現(xiàn)等效的超光速移動(dòng)。

目前技術(shù)上最大的困難,就是無法制造足夠的能量能讓空間彎曲,所以相應(yīng)的研究,基本停留在理論當(dāng)中。

對(duì)人類來說,曲速飛行或許是遙遠(yuǎn)未來的唯一出路。試想,如果大自然禁止曲速飛行的存在,那么意味著人類將永遠(yuǎn)被限制在宇宙的一個(gè)小角落里,宇宙是如此廣袤,人類只能遠(yuǎn)觀而不可及,這將是多么恐怖的事?。?/p>

理論上分析,確實(shí)有可能實(shí)現(xiàn),根據(jù)就是愛因斯坦的廣義相對(duì)論。

廣義相對(duì)論徹底打破了我們對(duì)時(shí)空結(jié)構(gòu)的傳統(tǒng)認(rèn)知,從牛頓的絕對(duì)時(shí)空觀但到具有彈性的時(shí)空結(jié)構(gòu)。也就是說,我們所在的時(shí)空結(jié)構(gòu)并不是平坦的,而是具有彈性,同時(shí)可以拉伸,折疊甚至撕裂!

時(shí)空這樣的特性在理論上可以讓科學(xué)家們“大做文章”。比如題目中所說的“曲速技術(shù)”,也就是曲速引擎技術(shù),在飛船周圍制造時(shí)空“氣泡”,利用強(qiáng)大的磁場(chǎng)就可以制造引力場(chǎng),如果磁場(chǎng)足夠強(qiáng)大,就能進(jìn)入一個(gè)比我們所在時(shí)空更高的二度次空間,磁場(chǎng)一消失,飛船就回到現(xiàn)實(shí)時(shí)空!

所以說,從理論上分析,未來很有可能實(shí)現(xiàn)“超光速”飛行,這種超光速并不是絕對(duì)速度“超越光速”,而是利用時(shí)空結(jié)構(gòu)特性,飛船本身在時(shí)空結(jié)構(gòu)中處于相對(duì)靜止?fàn)顟B(tài)!

還有一種可能,利用時(shí)空具有彈性的特性,可以制造“蟲洞”結(jié)構(gòu),可以在瞬間達(dá)到理論上任何遙遠(yuǎn)的距離!

雖然光速不允許我們?nèi)コ剑笞匀徊]有關(guān)閉所有“大門”,我們可以利用大自然的規(guī)則間接地“超越光速”!

答:曲率驅(qū)動(dòng)是在理論上可行的,但是在技術(shù)層次上曲率飛行尚不可實(shí)現(xiàn)。

愛因斯坦的廣義相對(duì)論說明空間不是平坦的,如果把空間比作一張薄膜,那么這張薄膜是凹凸不平的。曲率飛行并不是常規(guī)的運(yùn)動(dòng)方式,它可以稱為空間拖曳,它的實(shí)質(zhì)上是對(duì)于空間的改造,借此漏洞打破光速不可超越的限制。例如現(xiàn)在被廣泛接受的宇宙大爆炸速度是超光速的,也就是說空間的膨脹移動(dòng)速度是可以超光速的。

同時(shí)《三體》中出現(xiàn)的曲率飛行就達(dá)到了光速,但是飛船飛過的空間就是一次性的。 這種飛行方式的動(dòng)力是借助空間的性質(zhì)進(jìn)行驅(qū)動(dòng),并不是常規(guī)的施加能量提高速度,這種方式永遠(yuǎn)達(dá)不到光速(沒辦法,愛因斯坦不允許)。

曲率驅(qū)動(dòng)希望有一天這種出現(xiàn)在科幻作品中的方式,會(huì)照進(jìn)我們的現(xiàn)實(shí)。無論是太陽的壽命到了還是仙女座來了,我們都可以愉快的跑了。

誰能解釋一下什么是曲速飛行?為什么這種飛行能超過光速?

可以,要實(shí)現(xiàn)都不是太難,只要制造一個(gè)新磁場(chǎng)令自己不夠原有的磁場(chǎng)控制

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