其實這個技術只是復制了我們老祖宗說的。制作曲速驅動,關鍵是如何實現時空的壓縮和膨脹,對應的是對空間規則的理解。可惜人類現在的科技還是太粗糙,根本沒有對太空的深入了解。只有愛因斯坦的相對論涉及到時空的彎曲,即大質量物體會引起時空的彎曲。但除此之外,我們對時空扭曲和膨脹的理解幾乎為零。所以按照目前人類的科技水平,制造曲速驅動基本上是癡人說夢。
然而人類科技發展不過幾千年,人類文明的進步與宇宙靜止不動的幾千萬年、幾億年的時間尺度相比,實在是太微不足道了。所以,只要給足夠的時間,我相信按照人類目前的科學發展速度,掌握空間技術並不難,制作曲速驅動也是小菜壹碟。畢竟在1900,人們很難想象電視、電腦、手機是什麽。現在,它們不都是常見的物體嗎?
理論上可以實現曲速飛行。需要用阿庫貝裏發動機壓縮飛船前方的空間,膨脹飛船後方的空間,形成壹個曲速氣泡,讓飛船在氣泡包裹下的速度超過光速,不受愛因斯坦相對論的限制,時間不會膨脹變慢。
但Akuberi引擎只在理論上可行,現實中無法實現。
首先,Akuberi發動機消耗的能量是完全不可想象的。僅僅運送幾個原子就要消耗三個太陽的質量。
其次,Akuberi發動機將具有負能量密度,它需要外來物質來驅動它。目前奇異物質只存在於理論上,宇宙中從未發現過。
再次,Akuberi引擎不完全排除時光旅行回到過去,這違反了計時保護機制,宇宙可能永遠不允許任何人生產。
第四,雖然宇宙中的物質是稀疏的,但是由於裝備了阿庫貝裏發動機的飛船能夠以超過光速的速度運行,必然會影響整個時空。就像在森林裏開飛機,很可能會撞到前面的樹。曲速氣泡是壹樣的。既然妳面前的空間被壓縮了,那些星系、恒星、行星和智慧生命會遭受多大的損失?妳也敢保證自己絕對安全?
理論上,曲率導航或者翹曲導航並不違背物理學原理,完全可以實現。這種駕駛模式本身是基於現有的物理學理論。借助這種特殊的駕駛模式,我們可以突破速度限制,實現真正的星際旅行。不過需要註意的是,《三體》和《星際迷航》中提到的曲速導航是不壹樣的。
在宇宙中,太空中有各種各樣的物質,會導致空間彎曲。所有的空間都不是平的,都有壹定的曲率。《三體》中,曲速飛船可以降低後方空間的曲率,導致前方曲率較大的空間將飛船拉過來,從而使飛船以亞光速航行。在這種情況下,曲速飛船會產生巨大的相對論效應——尺度慢慢收縮,基於此,星際旅行就可以實現了。
在《星際迷航》中,曲速飛船可以壓縮前面的空間,擴展後面的空間,使曲速飛船相對於彎曲空間可以“超光速”運動。在這種情況下,翹曲航天器相對於局部空間處於靜止狀態而不是超光速狀態,因此不會有相對論效應。
但無論是哪種曲速航行,都需要有負質量的東西來改變空間的曲率,而我們現在對這個神秘的東西壹無所知。
曲率飛行是壹種由曲速驅動的飛行。嚴格來說,這種運動不能稱之為飛行,而是時空跳躍。總的來說,時空通訊看好曲速驅動的未來。
理論上,只要有足夠的能量,時空是可以扭曲折疊的。
就像壹張紙,壹只螞蟻從壹頭爬到另壹頭要爬很長時間,但如果折疊起來,就可以根據折疊的次數壹步或分幾部分跨過。
這種功夫,有點像我們古代描述的,叫縮地,可以壓縮地球,縮短距離,這樣這個人就可以日行千裏了。
曲速驅動壓縮時空,折疊起來,和所謂的縮小地球是壹樣的,但是效果卻大不相同。
這是廣義相對論時空彎曲理論的延伸,科幻小說中的這壹思想正逐漸進入科學家的實際研究中。
科幻電影《星際迷航》中就使用了這種技術,曲速導航的具體操作細節介紹不多,但最後還是將曲速等級設定為最大曲速等級10。1的曲速是真空光速(C),隨著等級的增加呈指數增長,但10的曲速是無限的,無法達到的,只能無限接近。
現實中,這個概念最早是由德國物理學家海姆在20世紀50年代提出的,他指出曲速航行就是利用時空扭曲和時空跳躍來實現超光速飛行,並提出了壹些設想。
但是直到他去世,他的理論也沒有引起重視,因為大家都認為以人類控制的物質條件是不可能創造出這麽大的引力場的。
直到2005年,德國物理學家豪澤和他的同事德羅謝爾基於海姆的理論寫了壹篇論文,探索制造“超空間引擎”的可能性。沒想到,這壹舉動得到了美國航空航天學會的青睞,授予他們2005年度“核能與未來航空”項目大獎。於是,這個看似科幻的理論重新獲得了科學界的關註。
壹些科學家開始采取行動。
美國能源部桑迪亞國家實驗室的太空動力研究員羅傑·倫納德正計劃做壹項實驗。他將使用X射線發生器來提供實驗所需的磁場。
2014年6月,美國國家航空航天局的機械工程師和物理學家懷特正在研究和開發可用於星際旅行的IXS企業號宇宙飛船。最近,他與3D藝術家Rademaker合作制作了宇宙飛船的概念圖,聲稱壹旦宇宙飛船出現,只需兩周時間就可以到達距離太陽4光年的地方。
2065438+2005年5月,美國的美國國家航空航天局科學家進行了曲速驅動的研究工作。工作室位於美國國家航空航天局·約翰航天中心的Eagleworks實驗室,首席科學家是Harold White博士。他們開發了壹套叫做EM drive的動力裝置,獲得了壹定的推力。這個推力似乎違反了動量守恒定律,有些問題還在研究中。
壹些科學家認為,曲速驅動需要壹個巨大的引力場,而創造這樣壹個場所需的能量是如此巨大,以至於人類目前無法實現。但也有其他科學家反駁了這種觀點,認為制造壹個小曲率氣泡,用很少的能量就能滿足曲率跳躍的要求。
這項工作只是壹個開始,但它確實有壹個非常誘人的前景。
光速是我們時空的極限,常規飛行無法突破這個極限,使得星際航行難以實現。
曲速引擎的想法為人類打開了另壹扇窗。
利用曲速驅動進行時空跳躍,可以突破速度極限,甚至可以獲得數倍光速。但因為不是以正常速度飛行,所以不違反限速原則,不會產生時間膨脹效應。
這樣祖孫之間就不會出現悖論,人們可以在正常時間實現星際跳躍。
這是多麽美好的前景啊。雖然這項研究還處於半幻想半現實的狀態,但這壹理論實際上已經進入了重量級的科學機構。這些科學家不是素食者。他們正在壹步步讓這個原本不可能的事情成為可能,超光速飛躍可能不再是夢想。
因此,有理由相信,當人類到達二等星文明時,曲速驅動將可能成為人類進入星際空間的最重要工具。
幻想,歡迎評論。
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理論上,人類進行宇宙星際旅行有三種方式。壹種是常規太空旅行,即飛船由發動機推進。隨著發動機的進步,人類星際旅行的速度會越來越快。但是根據廣義相對論,永遠不會超過光速,因為任何壹個靜止質量的物體,都需要無限的能量才能達到光速,所以未來的星際旅行似乎不可能超過光速!不過科學家也提出了另外兩種星際航行方式,壹種是蟲洞穿越,另壹種是曲速飛行。
蟲洞穿越和曲速飛行理論上是可以超越光速的航行方式,但實際上這兩種方式都要在速度上下功夫,只是跳出了追求速度的範疇,從而在時空上打了壹個主意,也就是說蟲洞穿越和曲速飛行不是在玩速度,而是在玩時空。
蟲洞,也叫愛因斯坦-羅森橋,是相對論中預言的天體或現象。很容易理解它在黑洞附近的經過。是因為蟲洞彎曲了時空的某壹部分,使得異地的距離更近了。它就像壹張紙,需要經過壹條邊,但如果把紙對折,幾乎壹下子就到了,所以蟲洞是壹條捷徑。
不過還有壹個限制,就是出現的地方不好設定,所以如果用蟲洞穿越,只能穿越到原來存在的地方。星際旅行很難使用,人類至今也沒有發現蟲洞的存在。理論上來說,如果存在的話,也是很小很短暫的,根本不允許飛船這麽大的物體穿越,所以用蟲洞穿越是不現實的。
如果蟲洞是壹種宇宙時空現象,那麽曲速飛行就是壹種人造時空現象。就是在飛船前進的同時壓縮飛船前方的時空,同時擴大飛船後方的時空,這樣如果飛船速度極快,理論上飛船就能超過光速。
然而,雖然理論上是這樣,但時空的壓縮和膨脹幾乎需要無限的能量。雖然《星際迷航》等很多科幻電影都有曲速飛行的假設,但目前我們人類要實現這樣的星際航行是不可想象的。
我們先來看看曲率驅動。
曲率驅動是通過改變航天器前後空間的曲率來獲得航天器前進動力的壹種驅動方式。這是科幻小說和電影中常見的梗。
其理論來源於墨西哥物理學家明戈·阿爾庫·貝利在1994年提出的概念。它的本質是驅動飛船通過空間的收縮和膨脹,從而“繞過”相對論的極限速度(這個極限是真實存在的)。
我們觀測到的宇宙已經存在了654.38+037億年,我們觀測到的最遠天體距離我們超過400億光年。這說明空間的膨脹比光速快得多。妳可以簡單的把膨脹的氣球想象成宇宙,星星就是氣球上的點。
這是否違反了相對論?不,相對論描述的是信息傳播速度不能超過光速。空間本身並不攜帶信息。
因此,曲率飛行在理論上是可行的。
但是,通過計算,科學家需要集中整個太陽系的能量來加速壹艘飛船並超過光速,使空間彎曲和平滑。
這可能需要我們發展到第二種文明,只有掌握戴森球體才有可能制造出這種飛行器。
綜上所述,未來1000年,造壹架曲面飛機是不可能的任務。
利用所謂的“時空彎曲”來實現“曲率飛行”,只能是科幻作家神邏輯的幻想,在物理邏輯上是永遠無法實現的。
我來澄清壹下相關概念,做壹些深度解讀,希望能警示壹些癮君子。
壹、曲率的壹般含義。
曲率(k)是單位弧長(S)旋轉的角度(θ):k =δθ/δS .曲率半徑或圓半徑(r)是曲率的倒數:r = 1/k .因為:k =δθ/δS =δθ/rδθ= 1/r
凸起的曲率為正,說明能量在增加。凹陷的曲率是負的,這意味著能量減小。拐點的曲率為零,表示暫時平坦。
第二,深入解讀慣性定律。
慣性定律是壹個普遍規律:任何物體系統的運動都保持勻速直線運動或相對靜止。壹個物體系統的勻速直線運動,就意味著它最終的動態平衡,沒有或多或少的能量來維持運動,也就無法利用靜止。
在黎曼幾何中,連直線運動都是測地線循環和曲率最小的勻速圓周運動。因此,慣性定律的勻速運動應改為“勻速圓周運動”
所有的自然系統都在壹個統壹的循環中運動。它們是自然界最經濟的永動機,驅動力只夠自己運動,沒有多余的東西可以投機取巧。
▲為什麽邊緣的電子雲密度更稀疏?
第三,熵增原理的深入解讀。
熵,表示物體運動中的混亂或無序程度。熵增原理,即δ s ≥ 0。它的意思是:物體系統的運動總是在頻率上衰減和降低,不斷地趨向於最終的慣性、動平衡、勻速直線運動和勻速圓周運動。所以熵增原理是慣性定律的熱力學表述,有異曲同工之妙。
比如在深空長期旅行過程中,恒星輻射的電磁波能量不斷衰減,頻率不斷降低。這種現象被稱為“熵增紅移”,可以顛覆大爆炸理論。
第四,時空彎曲理論的深度解讀。
廣義相對論的核心是時空曲率理論,泛濫成災。也許是因為這種神聖的邏輯,科幻作家劉發明了曲率飛行。
▲時空彎曲理論把愛因斯坦變成了科學大神。
其實光路曲線只是因為天體附近攜帶光的空間介質的質量密度梯度(▽×m)或能量密度梯度(▽●E)比較大。但光程曲線也是壹個動態平衡,其質量曲率或能量密度梯度只能自給自足,不能投機取巧。
▲壹個讓人“腦洞大開”的曲率飛行設計。
這就好比:龍卷風把附近的汽車卷了進來,不是因為時空的彎曲,還因為空氣介質的能量密度梯度很大。
綜上所述:劉對曲率飛行的錯覺概不負責。歸根結底,是愛因斯坦的廣義相對論在起作用。
答:這種可能性理論上是存在的,但實際上極難實現!
曲速飛行是壹種與傳統推進模式完全不同的驅動模式,基於愛因斯坦的廣義相對論——空間可以彎曲。然後我們操縱和彎曲空間,驅動空間中的物體實現等價的相對運動。
這讓人想起《三體》中程心和艾AA乘坐的星環號,采用曲速驅動發動機,等效速度為光速;並且在電影《星際迷航》中,曲速驅動也是壹項重要技術,其等效速度遠遠超過光速。
超光速飛行的主要限制之壹是愛因斯坦的相對論。狹義相對論禁止任何形式的有效信息的超光速傳輸,自然也禁止物質的超光速運動。
但是廣義相對論留下了壹個缺口,就是空間的膨脹速度可以超過光速。曲速飛行理論利用這壹原理構想出壹種操縱空間運動的技術。
飛船前方的空間被壓縮,然後移動到飛船後方膨脹,相當於空間推動飛船前進,對飛船不產生“慣性力”。因為空間的運動不受光速的限制,航天器的等效運動可以超過光速。
翹曲速度代表的是空間翹曲的度量,而不是真實的速度,所以繞過了相對論的速度極限。同時,翹曲速度的影響也可以等效地視為移動速度,從而實現等效的超光速移動。
目前最大的技術難點是無法產生足夠的能量來彎曲空間,所以相應的研究基本停留在理論上。
對於人類來說,曲速飛行可能是遙遠未來的唯壹出路。試想壹下,如果曲速飛行的存在被大自然禁止,那就意味著人類將永遠被局限在宇宙的某個小角落裏。宇宙如此浩瀚,人類只能遠遠地看著,無法到達。這將是多麽可怕的事情啊!
理論上確實有可能,基於愛因斯坦的廣義相對論。
廣義相對論徹底打破了我們對時空結構的傳統認識,從牛頓的絕對時空觀到時空的彈性結構。換句話說,我們生活的時空結構不是平面的,而是彈性的,可以拉伸、折疊甚至撕裂!
時空特性理論上可以讓科學家“大做文章”。比如題目中提到的“曲速技術”,即曲速驅動技術,在飛船周圍制造時空“氣泡”,利用強磁場制造引力場。如果磁場足夠強,可以進入比我們時空更高的第二個維度。磁場壹消失,飛船就會回到真實的時空!
所以理論上,未來極有可能實現“超光速”飛行。這種超光速飛行並不是絕對速度“超過光速”,而是利用了時空結構的特性,飛船本身在時空結構中處於相對靜止的狀態!
還有壹種可能,利用時空的彈性,我們可以制造壹個“蟲洞”結構,可以在瞬間到達任何理論距離!
雖然光速不允許我們超越,但大自然並沒有關上所有的“門”。我們可以利用自然規律間接“超越光速”!
答:曲率驅動理論上可行,但曲率飛行在技術層面尚不可行。
愛因斯坦的廣義相對論表明,空間不是平的,如果把空間比作壹部電影,那麽這部電影就是不平的。曲率飛行不是壹種常規的運動方式,可以稱之為空間阻力,其本質是對空間的改造,從而打破光速不可逾越的極限。比如廣為接受的BIGBANG速度是超光速,也就是說空間的膨脹和運動速度可以是超光速。
同時,《三體》中的曲率飛行達到了光速,但飛船飛過的空間是壹次性的。這種飛行模式的動力是由空間的性質驅動的,而不是常規的應用能量來提高速度,這種速度永遠達不到光速(不可能,愛因斯坦不會允許)。
曲率驅動希望有壹天這種出現在科幻作品中的方式能照進我們的現實。不管是太陽的壽命到了,還是仙女座菌株來了,我們都可以快樂地奔跑。