超光速是星际旅行的最优解?未必!曲速引擎或许才是解决方案

地球是人类的摇篮,但人类不可能永远被束缚在摇篮里。 --- 航天之父,现代航天学和火箭理论的奠基人,苏联科学家齐奥尔科夫斯基

星际移民是很多科幻电影的主题,然而电影是电影、现实是现实,实现这个梦想不是一件轻而易举的事。但就算困难重重,很多科学家们都还坚持认为人类的未来,或许就在星际移民上!这里面除了对未知宇宙的好奇之外,还与地球的未来命运的预期相关。

超光速是星际旅行的最优解?未必!曲速引擎或许才是解决方案

这个世界上没有什么东西是永恒的,大到宇宙、小到一粒尘埃都不会永恒,改变它们的只是时间尺度不同而已。一次偶然事件,比如陨石、超新星爆炸、黑洞,甚至是太阳的变化,都有可能让地球末日降临。

透过现象洞察本质,大家好我是喱头哥,今天我们来聊星际移民这个比较奇幻的话题,点个关注,我们马上开始。

疑是使用曲速引擎的UAP

2019年,美国军方公布了一段录像,里面有一个和橡树子差不多的不明飞行器(UAP),它奇怪的飞行动作,有点类似一种叫做平衡环架的旋转方式,这是目前任何人类飞行器都无法做到的。这种飞行方式,不仅不符合空气动力学,而且它加速所产生的重力过载,也是人体无法承受的。

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我们知道,战斗机在做各种动作时,由于惯性和重力的原因,在极速拉伸、俯冲和拐弯时会产生“过载”。这是一种物理现象,就是飞行员会承受“正的”或者“负的”若干倍的重力,它会造成脑部短时间缺血,或者短时间血液急速涌向大脑,使人两眼发黑甚至昏迷。

一般人顶多能承受四五个G的过载,也就是四五倍重力。受过训练的飞行员,能承受九G的过载还保持清醒,甚至在短时间内稍微超过也能挺得住。但是录像中这个不明飞行物,按照它的运动方式造成的过载,远远超出了人类能承受的极限。

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于是很多人就猜测在这个飞行器的内部,肯定装有反重力装置,不管它怎么加速,里面的驾驶员都感受不到重力过载,都不会被甩来甩去的。

这段录像中突然加速的飞行器,在空气和海水里的运动,就好像没有遇到任何的摩擦力。那这是一种什么样的高科技呢?如果仔细看的话,会发现它包裹在一个球形的光圈里。

美国物理学家加来道雄看到这个光球时,脱口而出的第一句话是“曲速引擎”。

加来教授说的这个曲速引擎,来自于科幻电视剧《星际迷航》,这部科幻电视剧经历60年依然经久不衰,号称是太空科幻界的鼻祖。

《星际迷航》中经常出现的一个词,就是加来教授口中的“曲速引擎”。它是一种飞行模式,也是一种超光速推进系统,用这种系统的飞船可以瞬间穿越银河系,甚至能够穿越时空隧道。

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那么这种打破光速屏障的技术,真的有可能实现吗?这个加来教授,是在给大家讲科幻吗?当然不是!你点个关注支持一下,我们接着讲。

地球人的星际移民梦

地球上的科学家们,一直在一门心思地想要移民其它星球。除了对未知宇宙的好奇之外,还与地球的未来命运的预期相关。

在这个世界上没有什么东西是永恒的,大到宇宙、小到一粒尘埃都不会永恒,只是改变的时间尺度不同而已。地球也一样,也是有其生命周期的,不会是一个永恒的存在,陨石、超新星爆炸、黑洞,甚至是太阳的变化,都有可能引起地球的末日降临。

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2016年有一部好莱坞科幻电影叫做《太空旅客》,剧中一艘叫做阿瓦隆号的大型星际飞船,载着地球上的5000名星际移民远征太空,赶往一个遥远星球上的人类殖民地。

这趟旅程呢,单程就要120年,这对这些星际移民来讲单程船票都算不上,为了解决这个问题,乘客的身体需要进入休眠状态,一直快到地方时船上的机器才会去叫醒他们,这样人们才能平安到达新的星球。

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电影中阿瓦隆号的飞行速度,和我们人类现在的科技水平相当,是目前人类科技能达到的最高速度,是2018年NASA发射的帕克太阳探测器的速度,在太空中它最快的速度达到了53.5万公里/小时。

这个速度在地球上看来非常的惊人,但如果将它放到太空的尺度中,那简单就是太弱鸡了,53.5万公里/小时的速度,只是光速的万分之五,也就是0.05%,用这个速度完成星际移民梦,简单就是痴人说梦。

在浩瀚的宇宙中要找到适宜人类的殖民地,这个几率比大海捞针还要低,我们的人体非常脆弱,像土星、火星这种温差很大,爆冷、爆热,动不动又来个大风暴的星球,是很难生存下去的,所以真要太空移民的话,就得找那种“金发星球”。

“金发星球”是已故科学家霍金起的名字,他说适合人居住的星球就像金发姑娘一样,是需要悉心呵护的。也就是说,这种星球它的体积要不大不小,温度要不冷不热,一切条件都要刚刚好的,这么一种状态。于是大家就把天体当中这种适合人居的,特别难找的星球叫“金发星球”。

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太阳系之外能找到的最近的“金发星球”在半人马座,它是一个3星系统,里面一颗被命名为“半人马座d星”的星球,就是这么一个“金发星球”,它距地球大约4.35光年。

按照帕克太阳探测器的最高速度,飞到“半人马座d星”的时间也要8700年,这种速度在星际中移民就相当于蜗牛爬过喜马拉雅,显然是行不通的。

星际旅行的时空难题

美国科幻界的元老级作家波尔·安德森(Poul William Anderson),写过一个科幻小说《宇宙过河族》,书中讲的故事是一个星际探险队,坐着“冲压式飞船”在太空旅行,冲压式飞船就是类似于喷气机这样一种动力方式。

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但是在旅行中飞船发生了故障,船长失去了对飞船速度的控制,它越飞越快。这个时候,探险队发现了一个奇怪的现象:飞船内部看起来一切正常,但是外面的宇宙却在快速老化,就像快速播放一部“种子长成树,然后又枯萎死掉”的电影一样。最后当飞船的速度达到光速以后,队员们眼睁睁地看着船外的时间,瞬间过去了数百万年。

这就是爱因斯坦“相对论”所描述的时空特性,速度越快,时间就越慢,当速度趋近于光速,时间也就接近静止。

就像电影《星球大战》里面演的那样,卢克按了飞船上的一个小按钮,“嗖”的一下就飞出去了,但是回来后,卢克就再也见不到莱雅公主了。虽然在超光速飞船上只过了几天,但外面的世界,已经过去几百万年了。

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那如何解决这个问题呢?

1972年,墨西哥理论物理学家阿尔奎·比耶尔提出了一个解决思路,就是曲速引擎思路,而他的这个思路,也是从《星际迷航》中得到启发的。

阿尔奎在看《星际迷航》时,发现里面的一个情节,讲的是“企业号”飞船在太空中进行超光速旅行,本来他以为这就是编剧糊弄观众的,想光速就光速、想停就停,不需要理由,毕竟是科幻电影嘛!结果没想到编剧认真地给出了理由:“企业号”是通过压缩它飞行前方的空间,来加快抵达目的地的。

也就是说“企业号”其实并没有加速飞行,而是让飞船和星球之间两点距离缩短。阿尔奎看到这里时恍然大悟,《星际迷航》中用的这个办法叫空间弯曲。

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时空一弯曲、距离就缩短,以前要走10万公里的路,现在走1公里就到了,这就完美避开了“时间相对论”里的所有雷。于是阿尔奎就把曲速引擎的概念,由科幻中引入了飞行器的设计中。曲速引擎并不是把飞船加速,而是把空间弯曲和折叠。

我们开篇所说的视频中的UAP突然加速,也许并不真的是在加速,而是开动了曲速引擎,把空间折叠了而已。实际上它可能只是按照自己的速度,往前迈出了一小步,但是在我们看来就是不可思议的加速了。

所以以我们地球人的思维来想的话,可能就是在这个飞行器里,有反重力装置在保护里面的人,但其实这或许是我们的惯性思维在作祟,这事有可能和重力一点都不沾边。

如果实现曲速引擎

那如何让空间折叠呢?阿尔奎的设想是,让星际飞船被一个泡泡包围着。当然这不是普通的泡泡,而是一种由物质和能量组成的空心泡,泡内和泡外的时空隔开。这个泡泡有强大的能量,在飞船所到之处,它会让时空发生弯曲,将目的星球拉到飞船近前。

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在美国军方公布的视频中,这个UAA看起来确实是像在一个光圈中,这和阿尔奎在四十几年前提出的泡泡构想,就不谋而合了。

事实上NASA真的就考虑用阿尔奎的设想来设计飞船了,这个曲速引擎的概念太新颖,也太迷人了。但是要实现这个构想,外面包裹的这层泡泡需要极大的能量,这是个最大的、需要急切解决的问题。

NASA的科学家做了个数学模型,计算让时空发生扭曲需要的能量。他们得出的结论是,需要有木星这么大质量的物体,而且最最关键的一点是这个物质,它不是“正物质”,而是“负物质”。

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那么什么是“负物质”呢?“负物质”并不是“反物质”。简单的说AB两个都一样大的金属球,A是一般物质,B是“负物质”,从高楼上往下扔这两个球时,A会掉到了地上,而B则会飞上天。所以负物质,它是反重力。

这里我们来解释一下,“负物质”和“反物质”并不是一个东西。我们知道物质是由分子构成,分子由原子构成的,原子里面包括了带负电的电子和带正电的质子,这是一般的物质;而“反物质”则是质子带负电,电子带正电;“反物质”和一般物质,都是质量为正的物质。

目前“负物质”还未被发现,只是科学家们的一种猜想,在理论上认为它应该存在。

在《星际迷航》中,导演通过一种“锂晶体”的稀有矿物来解决这个“负物质”的问题,但这毕竟是个科幻作品。在现实世界中,就算是“负物质”存在,可能也是微乎其微的。

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从NASA公布的研究计划来看,他们正在往这个方向努力着。

1995年,臭鼬工厂的创始人罗伯特·里奇,在一次谈话中含含糊糊地说,现在人类已经可以在一定程度上进行星际航行,不过要想实现技术的大跨越,还需要花费很长的时间,才能解决一些关键技术问题。

虽然人类现在还没办法解决“负物质”的问题,但从美国军方公布的影像中可以看出来,“外星人”似乎早就解决了这个问题。所以物理学家加贺道雄,才会脱口而出这是曲速引擎。这是目前人类还没有实现的技术,但在“外星人”那里早就运用得得心应手了。

透过现象洞察本质,我是喱头哥,今天的故事就到这里了,喜欢我的讲解,点赞、关注和留言,是对我最大的支持,我们下期再见。

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页面更新:2024-03-13

标签:光速   星际   引擎   重力   飞船   星球   移民   物质   解决方案   人类   速度   旅行

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