新浪新闻客户端

新曲速引擎理论设计能实现超光速旅行?

新曲速引擎理论设计能实现超光速旅行?
2021年05月09日 09:48 新浪网 作者 UFO之家看点号

  在很多人研究怎样让飞船获得巨大动力实现超光速旅行的时候,另一些科学家在钻研曲速引擎(warp drive)。它是一种理论上认为可以实现超光速旅行的技术。

  时空旅行假想图。

  1994年物理学家阿库别瑞(Miguel Alcubierre)提出,通过弯曲时空可以实现超光速旅行。但是他的想法当时只是一个粗略的方向。今年2月发表在预印网arXiv上的一份研究,两位美国物理学家鲍勃里克(Alexey Bobrick)和马蒂尔(Gianni Martire)在阿库别瑞的理论基础上,把很多问题具体化,并解决了之前该理论在实现上的一些难点。

  超光速旅行

  人们一直希望造出动力很大的飞船实现超光速旅行。可是爱因斯坦的相对论认为这至少有两方面限制。一方面他认为任何物体运动的速度都不可能超过光传播的速度。即使是真的以光速飞行,能够到达的空间范围其实也很有限。除了太阳系之外,天体之间的距离都是以光年为单位的。

  另一方面,即使飞船达到接近光速,相对论认为飞船内的时间将相对于地球变慢。假设前往距离地球150光年的目的地,飞船内的人虽然可能在有生之年抵达目的地,可是回到地球的时候,地球上已经过了至少300年。这样的太空旅行对地球人来说并不方便。

  

  时空旅行假想图。

  1994年物理学家阿库别瑞(Miguel Alcubierre)提出,通过弯曲时空可以实现超光速旅行。但是他的想法当时只是一个粗略的方向。今年2月发表在预印网arXiv上的一份研究,两位美国物理学家鲍勃里克(Alexey Bobrick)和马蒂尔(Gianni Martire)在阿库别瑞的理论基础上,把很多问题具体化,并解决了之前该理论在实现上的一些难点。

  超光速旅行

  人们一直希望造出动力很大的飞船实现超光速旅行。可是爱因斯坦的相对论认为这至少有两方面限制。一方面他认为任何物体运动的速度都不可能超过光传播的速度。即使是真的以光速飞行,能够到达的空间范围其实也很有限。除了太阳系之外,天体之间的距离都是以光年为单位的。

  另一方面,即使飞船达到接近光速,相对论认为飞船内的时间将相对于地球变慢。假设前往距离地球150光年的目的地,飞船内的人虽然可能在有生之年抵达目的地,可是回到地球的时候,地球上已经过了至少300年。这样的太空旅行对地球人来说并不方便。

  

  曲速引擎

  阿库别瑞提出的曲速引擎基于相对论时空弯曲的理论发展而来。相对论提到,在能量或质量的周围,时空将被扭曲。如果把时空想象成一张橡胶垫子,上面放上一个保龄球,这个垫子就会陷下去一块。这种理论把引力解释成物体倾向于落入陷坑的趋势。

  阿库别瑞设想,如果造出一个曲速泡泡(warp bubbles)封闭的空间,前方的时空是收缩的,让物体倾向于往前运动;后面的空间是膨胀的,辅助推动物体向前。在前后扭曲时空的作用下,这样的泡泡就可以在空间中移动。而曲速泡泡内部的时空是“平坦”的,就是一块不受任何质量作用的时空。如此,在曲速泡泡内移动的物体就不用受时间变化的困扰,可以在与地球同步的时间状态下旅行。

  曲速引擎太空船?

  阿库别瑞的设想由复杂的数学计算支撑,可说是十分抽象。鲍勃里克和马蒂尔的新研究提出,曲速引擎可以是一个由足够的能量(或者说质量,在物理学中,质量和能量几乎是等同的概念)建造的外壳,并且处于不断的运动中,封闭着一块平坦的时空,也许就像一部汽车一样。汽车也是由可见物质材料制造的一个外壳,其内部封闭着一块固定的空间。

  在阿库别瑞的理论中,曲速引擎需要用到大量的“负能量”,这是科学家至今还未发现的物质。这份新研究计算认为,倒是可以用正能量物质建造这种太空船,或者用正负能量结合的方式。不管怎样,鲍勃里克和马蒂尔设计的概念比起阿库别瑞更接近真实一些。

  遗憾的是,新研究认为这种飞行器仍然要受到相对论的限制。而且这样的飞行器可以分为多种类型,而对于这些类型中大部分的设计来说,其中封闭的时空恐怕还会受到影响,也就是乘客仍然要面对和地球出现时间差的问题。按照他们的设想,这个能量外壳具有修改其内部时空特性的能力,可以使内部时空相对于外界变快、变慢。

  

  曲速引擎应用奇想

  澳洲天主教大学(Australian Catholic University)哲学副教授巴伦(Sam Baron)认为,如此看来,即使鲍勃里克和马蒂尔的研究具体化了曲速引擎概念的很多方面,还解决了其它一些问题,可是距离作为人类需要的太空船来说还是太遥远,也不一定是个合适的技术方向。

  但是他觉得这种技术有其它用武之地。从本质上说,曲速引擎就是一个封闭起来的不同的时空,造出较小的这类机器比制造太空船应该容易得多,也有神奇的用处。

  比如,把植物放进这样的机器里面,一夜就可以长大,因为里面的时空已经过了好几天甚至更长时间。又或者,让绝症患者住在里面,延缓他们的衰老,等到外面的世界找到治疗的方法再从机器里出来接受治疗。

  总的来说,超光速旅行仍然太遥远,但是扭曲时空技术仍不失为一个革命性的研究思路。

特别声明:以上文章内容仅代表作者本人观点,不代表新浪网观点或立场。如有关于作品内容、版权或其它问题请于作品发表后的30日内与新浪网联系。
权利保护声明页/Notice to Right Holders

举报邮箱:jubao@vip.sina.com

Copyright © 1996-2024 SINA Corporation

All Rights Reserved 新浪公司 版权所有