《资料杂谈》美国超光速飞行新理论:变木星为能量 免费试读
据美国广播公司(ABC)报道,物理学家认为,超光速飞行在理论上可能是可行的,但在实践中可能并非如此。两名美国物理学家认为,他们找到了一种在不违反物理定律的情况下实现超光速飞行的方法。但坏消息是,我们可能不得不牺牲木星来体验这种超级飞行。
试图创造一个现实版的星际迷航
克利文(贝勒大学物理学副教授GeraldCleaver和博士后研究员RichardObousy结合了一些最难以捉摸的物理学领域——包括弦理论和广义相对论——制定了一个雄心勃勃的计划,试图使《星际迷航》中显示的曲速飞行成为现实。毫无疑问克利文和Oberset的梦想不太可能实现。
《星际迷航》系列的创作者永远无法解释“企业”号飞船是如何以超过光速的速度穿越宇宙的。人类要想探索银河系的“后院”,建造超光速飞船是必须要取得的小成就,更别说进入主宇宙的遥远区域了。
唯一的问题是,阿尔伯特·爱因斯坦曾经指出,不可能飞得比光还快。克利文在采访中说:“物体有质量,不能以光速运动。根据爱因斯坦著名的方程式,物体的质量会随着速度越来越快而增加。当移动速度接近光速时,物体的质量将变得无限大。换句话说,一粒尘埃以光速飞行时,它的质量将是无限的。此时此刻,要让尘埃以接近光速的速度运动,需要无穷的能量。换句话说,我们最好把人类从星舰企业号的乘客名单中删除。
星际航行需要“曲速气泡”的帮助
克利文而Oberset扩展了墨西哥物理学家MichaelAlcubierre在1994年首先提出的一个理论。他们说光速不是特别快。埃尔·库比耶指出,我们不必考虑曲速飞行。星际旅行真正需要的是制造一个曲速气泡。根据埃尔·库比耶的理论,质量可能会受到爱因斯坦计算公式的限制,但在太空环境中可能不会受到限制。
贝勒大学的两名研究人员认为,有可能将企业号等飞行器后面的空间扩大,同时压缩前面的空间,最终形成一个气泡,可以以远超光速的速度穿过爱因斯坦的时空结构。曲速泡内部的“企业号”将随着曲速泡高速穿越太空,而飞船本身将保持静止,从而避开爱因斯坦的问题。克利文他在加州理工学院(美国的冲浪中心)获得博士学位。他喜欢用“冲浪”来形容这种超光速飞行。
如何制造这样的泡沫?因为这个问题,整个事情变得复杂起来。宇宙包括各种有质量的物体,一直在以超过光速的速度膨胀。克利文表示我们从20世纪70年代就知道这个了。大爆炸后的那一刻,宇宙在极短的时间内开始超光速膨胀。根据弦理论(在探索关于世界万物的可靠理论的物理学家中非常流行),在诞生后的第一秒,宇宙的体积从一个原子核的1.0×10-21膨胀到大约一个篮球。"在这个过程中,空间本身的膨胀速度超过了光速."
前几秒复制宇宙
在加州理工学院,克利文在弦理论的传奇人物和领军人物JohnSchwartz的指导下学习。根据他的假设,利用正负暗能量可以部分复制宇宙最初的几秒钟,这被认为是宇宙膨胀的驱动力。
具体来说,正能量放在“企业”后面,负能量放在前面。在两种能量的共同作用下,飞船可以以曲速飞行。克利文说,“飞船前面的空间以超光速收缩,而后面的空间以超光速膨胀,把曲速泡和飞船推进里面。整个过程就像冲浪一样。”
我们如何做到这一点?虽然现在还不能给出确切的答案,但是贝勒大学的两位研究人员提出的理论认为,只要有足够的能量,改变11维空间是可能的。11维空间是弦理论的关键组成部分,弦理论认为维度的数量远远超过我们在地球上看到的三个。
把木星变成能量?
克利文表示只要有足够的能量,“企业号”前后的时空维度至少可以让曲速气泡踏上旅程。他说:“所需的初始能量可以和整个木星的质量相比。如果木星能转化成能量,翘曲气泡就能发射。”
根据弦理论,为了稳定负责保持曲速气泡向无限个其他宇宙移动的系统,飞船可能需要更多的能量。来自其他宇宙的光仍然需要很长时间才能到达地球,所以没有被我们观测到。)克利文承认不希望看到这种情况发生。“根据弦理论,埃尔·库比耶效应可以成为现实。这只是对埃尔库比耶效应如何成为现实的理论探讨。”
值得注意的是克利文和Oberset还有更多问题需要面对。弦理论是否应该被视为一门受人尊敬的科学,在科学家中一直存在争议。很多科学家认为弦理论无法被证明,也无法被反驳,所以不能算是一门科学。其他科学家希望未来一些极其昂贵的机器可能承担起证明或反驳这一理论的使命。
退一步说,如果“企业”号飞船一直在非常稀薄的空气中航行,即使它能以接近光速的速度飞行,也需要四年多的时间才能到达太阳系外最近的恒星,而拜访行星上有生命的无数恒星则需要数百年的时间。
我们必须认识到《星际迷航》毕竟只是一部电影,它所呈现的不一定是基于事实的。除此之外,我们还要面对一个无法回避的问题,那就是我们可以牺牲多少颗木星?