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曲速引擎有多强大?人类一旦掌握了它,就可以遨游广阔的世界!

2024-03-05科学

我们人类的梦想是进入浩瀚的星海,但这世界的遥远距离是一个难以逾越的障碍。最直接的例子之一就是,我们太阳系的半径约为1光年(受到奥尔特云的限制),而迄今为止,使用了40多年的人类距离最远的探测器航海家一号也才飞过约243.3亿公里,约合0.0026光年。

可以毫不夸张地说,以我们现在的科技水平,连飞出太阳系都是极其困难的。当然,这只是目前的情况。或许我们可以乐观地认为,在不远的将来,人类将能够以比今天更强大的科技来穿越宇宙。事实上,这样的未来已经出现在各种科幻作品中。

要知道,宇宙中天体之间的距离往往是几光年,而1光年就是在真空中以光速1年走直线的距离。也就是说,在浩瀚的宇宙中,即便是光速也显得非常缓慢。。因此,在很多科幻作品中,都有超光速飞行技术。例如,科幻电影【星际迷航】中描述了一种称为「曲速驱动」的推进装置。

根据设定,曲速引擎可以弯曲空间的几何结构,因此空间可以「推动」飞船继续前进。因为这种推进方式可以绕过狭义相对论的限制,所以当能量足够强时,它的威力就足够了。在这种情况下,航天器可以以超过光速的速度飞行。

当曲速引擎提出时,人们只谈论科幻小说,但到了1994年,情况发生了变化,因为在这一年,墨西哥理论物理学家米格尔·阿尔库别雷(MiguelAlcubierre)根据曲速驱动的一般理论创建了时空数学模型。相对论,当时被称为「阿尔库别尔度量」。

简单来说,「阿尔库别尔度量」可以让航天器将自己包裹在弯曲空间形成的「曲率气泡」中,然后导致其后面的空间像波浪一样移动。前方空间的膨胀和收缩继续推动「曲率气泡」,飞船环绕前方。

这种推进方式的巧妙之处在于,在不断前进的过程中,飞船在「弯曲气泡」中相对于空间静止,不会产生狭义相对论的「质量增加效应」。在这种情况下,航天器可以绕过狭义相对论的限制,进行超光速飞行。

也就是说,「阿尔库别尔公制」提出后,曲速发动机从科幻小说变成了理论上可行的推进装置。那么曲速引擎有多强大呢?这主要取决于空间曲线的多少。空间越弯曲,加速效果越好。

根据相关理论描述,经编机可分为10个等级。扭曲速度等级1对应于1倍光速,而扭曲速度等级10对应于无限速度。随着曲速等级不断接近10级,相应的速度将呈指数级增长。

例如,曲速等级2可以达到10.079倍光速,曲速等级3可以达到38.941倍光速,曲速等级9可以达到1516.4倍光速,曲速等级9.99可以达到。达到3053倍光速,而曲速等级9.9999,则可以达到199516倍光速(具体如下图所示)。

可以看到,以9.9999曲速对应的速度,我们只需要两分多钟就可以飞出太阳系,甚至飞到距离我们254万光年的仙女座星系,我们只需要10多年的时间就可以实现。更重要的是,9.9999的扭曲速度水平并不是扭曲引擎可以达到的最高速度。只要能量足够强,我们就能达到更高的速度。

所以可以说,未来人类如果掌握了这项技术,就可以穿越浩瀚的宇宙了!但问题是,曲速驱动可能吗?事实上,这个问题目前我们还没有一个确定的答案,但在过去的研究中,科学家们除了提供理论支持外,在实验上也取得了一定的进展。

例如,2021年,无限空间研究所的一个研究团队在实验室中利用「卡西米尔效应」来确定实际的、可制造的纳米结构,这种结构可以产生负能量密度,因此具有曲速引擎所需的「曲率气泡」特性。

虽然这些只是微观的纳米结构,但我们也看到了一线希望。或许我们可以乐观地认为,随着科技的不断发展,在不远的将来,人类真的能够制造出曲速引擎,进而实现进入星辰大海的梦想。