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若「曲率引擎」真的存在,能否超越光速?人類將實現星際穿越!
2023/07/24

 

在電影《星際迷航》中,有一種強大的引擎叫做「曲速引擎」。這種引擎能夠讓宇宙飛船以超光速的速度飛行,穿越星際空間。

曲速引擎的速度足以讓船員們在短時間內穿越整個銀河系,并探索未知的星球和文明。這項技術的研發和應用讓人類的探索之路更加廣闊,也為人類文明的發展帶來了巨大的貢獻。

人類目前無法達到宇宙中光速的極限,但是否有一種方法可以讓人類的速度接近或超越光速呢?或許曲速引擎可以突破這個限制。科幻小說中經常提到曲速引擎,它是一種超越光速的設備,雖然目前科學技術還無法實現,但它可能是未來人類探索宇宙的關鍵。

曲速引擎:超光速航行的理論與實現

早在1994年,威爾士大學的米給爾·阿庫別瑞就提出了曲速引擎的理論。 這篇傳世經典論文被珍藏在康奈爾大學的數據庫中。

曲率引擎的運轉原理實際上非常簡單,其能源和引力源本質相同,源自空間曲度的變化。根據相對論的理論,質量的存在會對周圍的空間產生影響,從而改變空間的形狀。這種影響不僅發生在質量所在的一點,而是會在空間的每個方向上產生無限數量的影響面。

每一個影響面的形態都會因為與質量的距離不同而產生不同的曲率。所以,引力的產生與空間的曲率改變是緊密相連的,可以說引力就是由于空間曲率的改變而產生。這種曲率的改變是均勻地分布在物體的中心周圍,從某種程度上說,它是由于物體的質心引起的。

阿庫別瑞的驅動理論就是基于空間-時間的塑性,將航行方式推向了更高級別。通過調整空間-時間的幾何形態,可以在船體前方形成負能量密度區,后方形成正能量密度區。

這樣,船體被包裹在一個由空間-時間曲率構成的「泡泡」中,實現超光速航行且無需經歷加速度。

在曲率引擎的操作中,我們不得不在船體前方創造出一片負能量濃度的區域,同時在船體后方產生一片正能量密集的區域。我們可以通過調整物質和能量的分布,使得空間-時間的曲率變化,從而實現時間旅行或者穿越蟲洞等奇特的物理現象。

同時,我們也可以通過調整空間-時間的幾何形狀,來探測暗物質、黑洞等天體的性質,甚至揭示宇宙的起源和演化。為了更好的理解這一模型,我們可以引入「虛擬粒子」和「能量密度」的概念。

虛擬粒子創造的奇妙「泡泡」

量子場論是研究粒子和力的物理理論,虛擬粒子在其中扮演著重要角色。虛擬粒子并不是通常意義下的實體,它們只是在極短時間內出現和消失。這種現象是受海森堡的不確定性原理所允許的,該原理指出在量子尺度下我們無法同時準確測量粒子的位置和動量。

具體來說,虛擬粒子是由于量子波動在真空中產生的,它們都是突然出現,又隨即消失。

在某個特定的空間中,能量分布的情況被稱為能量密度。一般來說,能量密度都是正數,表示在該空間內存在著一定的能量。然而,在存在虛擬粒子的情況下,能量密度就可能變成負數了。這是因為虛擬粒子會不時地「借用」能量,從而導致能量密度一時變為負值。這種現象被稱為「量子漲落」,是量子力學中一個相當重要的概念。

我們可以利用負能量密度的虛擬粒子,在飛船前方營造出一片能使空間-時間向內彎曲的區域。這個區域中的空間-時間曲率是負的,意味著空間在此處被壓縮。這種壓縮能夠讓飛船前方的空間點向飛船靠攏,快速抵達目的地。

同樣的方法,我們可以通過正能量密度的物質或能量,創造出一個區域,使得船體后方的空間-時間呈現向外彎曲的狀態。在這個區域內,空間-時間的曲率是正的,這意味著空間在這里是膨脹的。

因此,船體后方的空間點會被推離船體,從而使得船體能夠更快地離開原本的位置。

我們可以通過適當地調整船體前后能量密度的分布,創造出一種特殊的空間-時間曲率,從而形成一種神奇的「泡泡」。這個「泡泡」會伴隨著船體的移動而移動,讓船體能夠實現超光速的旅行,而避免了經歷加速度的難題。這種技術的實現,就如同在船體周圍創造出一個神奇的空間隧道,讓船體輕松穿越其中,猶如穿越了一道時空門。

科學幻想還是未來現實?

然而這個理論距離真正的實踐還有很長的路要走。雖然卡西米爾效應證實了虛擬粒子的存在并非假設,我們現在還沒有找到一種方法來制造和操縱負能量密度的物質或能源,量子力學告訴我們,虛擬粒子的存在可能導致能量密度在短時間內變為負值,但是這種現象在[[大尺度]]上還沒有被觀測到。

目前,我們還沒有任何技術可以在巨觀尺度上制造和控制負能量,這個問題仍然有待解決。

即便我們能夠發掘和操縱負能量,也要消耗巨大的能源才能推動曲率引擎。以阿庫別瑞的測算為例,想要實現這種超越光速的旅行,所需的能量至少相當于銀河系中所有恒星的總和,對于現階段的發展水平,這個目標無異于天方夜譚。

想象一下,若曲率引擎真的存在,也不一定會在人類的控制之內,可能會打破一些物理定律,如因果律和光速不變原理。 此外,曲率引擎可能會導致時間的稀釋和時間長度的收縮,這些副作用可能會在實際操作中引發一系列嚴重問題。

例如,時間的稀釋可能會導致人類在使用曲率引擎時變得不可預測,難以控制,而時間長度的收縮則可能會導致物質的完整性受到破壞,甚至可能引發宇宙大爆炸等災難性事件。

新型引擎有望讓太空旅行變為現實

現今,物理專家們提出了一項新的想法,即改進過去的曲率推動模式,以便在更少的能源條件下實現其運行,這種創新有望使這個令人驚嘆的科幻產物成為現實。

2012年,物理學家哈羅德·懷特對飛船的環狀結構進行了改良,將其從扁平的形狀改為了甜甜圈狀。

經過計算,這個新的設備只需要很少的驅動能量,相當于1977年美國宇航局發射的旅行者號探測器的質量按照質能方程轉化得到的能量。此外,懷特發現,如果可以通過時間波動來調整空間彎曲的強度,那麼將會對減少這個設備所需的能量大有裨益。

懷特和他的同事們進行了實驗,他們在實驗室里測試了他們研發出來的小型曲率驅動裝置。此外,他們還在約翰遜空間飛行中心建立了一套名為「懷特-朱迪曲率場干涉儀」的裝置,這套裝置可以通過激光來引發微觀尺度上的時空扭曲現象。換句話說,他們使用激光束來操控時空的微小變化。

據Gizmodo報道,新型引擎的出現,讓人們可以在僅需兩周的時間內抵達阿爾法半人馬座,而且在過程中不會經歷過多的加速度,旅途非常平穩。這種引擎可以扭曲時空,雖然最初的試驗并不是很成功,但如果能夠證明其可行性,那麼它將會有廣泛的應用前景。

下一步計劃將運用這一扭曲技術,催動一艘飛船,展開一次短途旅行,首站目的地為月球,其次是前往火星。

最終的目標則是測試「躍遷」 技術,以在短時間內飛越太陽系,輕松抵達目標星球。這項研究引起了美國宇航局及其他機構的濃厚興趣,國防高級研究計劃局正在實施百年星艦計劃,計劃在未來百年內將人類送出太陽系。

結語

自古以來,人類一直在探索未知的領域,不斷地突破自己的極限,尋找新的可能性。雖然我們已經取得了許多重大的科學成果,但在星際旅行的道路上,我們依然面臨許多挑戰和困難。

目前,我們發射的航天器速度已經非常快,但要想真正開始星際旅行,還需要更快的速度。曲速引擎是實現這一目標的關鍵,但是要開發出這種引擎,我們需要達到極其高超的科技水平。盡管我們已經在不斷地探索和研究,但我們現在仍然只能算是一知半解。

然而,人類對于未知的探索永遠不會結束。在我們的探索過程中,我們將不斷地發現新的科技和新的方法,我們將不斷地超越自己,不斷地向前。

也許在未來的某個時候,我們會成功地突破曲速引擎的障礙,開始真正的星際旅行。在那個時候,我們將可以在星辰大海中自由穿梭,暢游千里,探索更加神秘的宇宙之謎。

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