如果人類到毀滅為止,還無法造出光速穿梭機,該怎麼辦

2020-12-24 華箋流香

本文參加百家號 #科學了不起# 系列徵文賽。

按照狹義相對論,速度越快質量會增加,接近光速,就會產生質量壁壘,質量幾乎無限制增加,加速度就會越來越慢。

雖然沒有辦法達到光速,但是接近於光速的1/5或者是1/10人類還是有辦法的。

能夠進入光速1/10的範圍內,達到3萬公裡每秒鐘,也就進入了光速穿梭機的門檻。

但是用化學火箭肯定是不行,即使用霍爾推進器也很難辦到。

》只有核動力火箭可以接近光速。

1957年8月27日,美國在內華達州沙漠中進行了一次被稱為帕斯卡B的地下核試驗。這個核試驗在地下打了一個100多米深的豎井,並且放好核爆炸裝置以及測量儀器後,上面蓋了一個幾百公斤重的鐵蓋子。

核爆炸以後這個鐵蓋子找不到了,只在高速攝像機的影像裡,找到了一個模糊的影子。科學家計算出來了這個井蓋被炸飛時,速度超過每秒鐘50公裡。

這已經超過了太陽系的逃逸速度,井蓋估計目前已經飛到了太陽系之外。這是目前為止飛得最遠、飛得最快的人造物體。

核動力火箭,就是用核爆炸把宇宙飛船炸上天。

這個方案聽起來超暴力,但是實際上是可行的,而且做過原理模型實驗。

》這就是所謂的獵戶座計劃。

原理實驗裡面一個模擬的小飛船模型,使用炸藥包作為驅動力。

●下圖即是模擬飛船,中間的圓管是投放炸藥包的裝置。

正式的宇宙飛船將使用5000噸當量中子彈作為動力源。

爆炸的衝擊波作用在一個和井蓋一樣的鐵盤子上。

但這個鐵盤子呢,準確的說叫做驅動盤,肯定是用特殊材料做的,至少要在45號鋼以上,估計是鈦合金的。而且這個蓋子是中間厚兩邊薄。

因為爆炸的衝擊波是不連續的,所以這個驅動盤與飛船的主體之間要以液壓減震柱連接。

在飛船飛行的過程中,驅動盤的運動是脈衝的,用最通俗的話來說,就是一聳一聳的像個青蛙那樣。但是經過液壓減震柱的緩衝以後,飛船的主體可以比較勻速的向前運動。

●下面這張圖是50年代最初的設計,那個時候還沒有中子彈,每個原子彈的大小如同一輛小汽車。

最進化的版本使用熱核燃料驅動,一艘3萬噸的核動力飛船,運載10名太空人,可以加速到5萬公裡每秒的速度,飛往比鄰星包括減速的時間需要50年。

宇宙飛船包含的核燃料只是單程票,如果用引力彈弓減速,會省一些燃料,但是仍然飛不回地球。

》宇宙太遼闊,即使飛船能夠達到光速,人類旅行範圍仍然有限。

可觀測的宇宙範圍是960億光年,我們能夠觀察到的960億光年中的宇宙的邊界,實際上是130億年前發出的光。

現在距離地球480億光年的星體,發出來的光是永遠也不會到達地球的,因為宇宙膨脹的速度已經超過了光速。

而且這還不是宇宙的全部,全部宇宙比可觀測的宇宙還要大的多的多。

即便是太陽系所在的銀河系,根據最新的觀測數據,半徑至少是10萬光年。

考慮到飛船的返航,乘坐0.1倍的光速飛船,人類能夠探索的極限範圍是太陽系以外三光年的範圍;乘坐0.5倍光速飛船,人類能夠探索的極限範圍是太陽系15光年以外的範圍。

但是這個範圍之內只有寥寥幾顆恆星,沒有什麼其他的東西。

》繞開光速質量壁壘,讓飛船速度達到光速的,只有曲率引擎。

曲率引擎推進,需要用負能量製造負曲率空間。

但是,我們要明白一個道理,空間的彎曲速度就是光速,所以曲率引擎也不能超光速。

在人類的壽命範圍之內,跨越遙遠的距離,唯一的方式是穿越蟲洞。

《星際穿越》裡面就是講了一個蟲洞出現在太陽系內,人類的太空人通過蟲洞穿越到一個大黑洞~岡圖雅附近。

但是這些都屬於科學幻想。負的能量是什麼?我們不知道。

可供安全穿越的蟲洞直徑至少是一光年,否則潮汐力會把宇宙飛船撕碎,製造這個蟲洞需要整個銀河系的物質轉化為能量。

》光速是一個邏輯設定,囚禁宇宙中的生物。

所以,光速飛船也無法改變人類文明毀滅的命運。改變人類文明被毀滅的命運只有一種技術,繞開光速設定。

繞開光速設定的有兩個方案,一個是隧道效應,一個是量子糾纏。

隧道效應超過光速10倍,但這個速度也不夠在宇宙中旅行。

潘建偉團隊實測量子糾纏至少超過光速10,000億倍,理論上超過光速無數倍,可以瞬間抵達宇宙的盡頭。

要理解超光速的原理,可能要突破相對論的框架。這方面,物理學要做的就是突破定域性原理的限制。

定域性是說任何一個事物的變化,只能是系統內部和它有關聯的事物引起的。

突破定域性原理,人類文明才可以進入神級文明,避免被毀滅的命運。

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