物理學家稱曲率驅動或可實現10倍光速飛行—新聞—科學網

2021-01-15 科學網

一個環狀結構可以驅動一個足球形狀的飛船,使其達到大大超越光速的速度值。這一概念最初是由墨西哥物理學家明戈·阿爾庫貝利在1994年提出來的

 

北京時間9月19日消息,據國外媒體報導,藉助曲率驅動實現超光速的飛行,這是一種由於科幻電影《星際迷航》而變得流行一時的概念。現在,科學家們認為這一技術可能並非如原先想像的那麼難以實現。

 

所謂曲率驅動的概念就是指通過對時空本身的改造來驅動飛船,利用物理學定律中的漏洞來打破光速不可超越的限制。1994年墨西哥物理學家明戈·阿爾庫貝利(Miguel Alcubierre)首次提出了現實生活中曲率驅動的概念。然而後續進行的計算顯示這樣一種裝置將需要無法達到的極高能量才能實現。

 

現在,物理學家們表示,原先的曲率驅動模式可以進行改造,從而讓它可以用比原先計算少得多的能量條件下實現運行,這一想法將有希望讓這種科幻產物成為真正的現實。

 

「這讓人看到曙光。」在周五(9月14日)於美國宇航局詹森空間飛行中心舉辦的星際飛船100周年研討會上,該局科學家哈羅德·懷特(" Harold "Sonny" White)這樣說道。這一研討會的舉辦旨在探討未來星際航行將會遇到的挑戰。

 

時空的扭曲

 

阿爾庫貝利設計的最早期的曲率驅動概念包括一個足球形狀的飛船,其周圍是一圈大型的環狀結構。這一環狀結構設想是用某種奇異的物質建造的,它可以讓時空在圍繞飛船的四周發生彎曲,從而在其面前形成一個縮小版的空間,以及在其後方膨脹了的空間。與此同時,飛船本身將停留在由平滑時空組成的「氣泡」內,這裡的時空曲率不受影響。

 

理察·奧伯塞(Richard Obousy)是伊卡魯斯星際航行協會(Icarus Interstellar)的主席,這是一個由科學家和工程師們組成的非盈利協會,致力於實現星際航行。他說:「宇宙中的一切都受到光速極限的限制。但是真正酷的東西是時空,也就是空間的網格,它並不受光速極限的限制。」這樣一來,飛船理論上便可以實現以10倍光速飛行,而不會打破宇宙光速極限的限制。

 

然而科學家們立即發現了問題,那就是,他們發現要想實現這種曲率驅動飛行將需要耗費極大的能量,其能量需求幾乎相當於將整個木星質量按照愛因斯坦質能方程全部轉化之後所得到的能量。

 

但是最近,哈羅德·懷特開始考慮,如果將圍繞飛船的那個環狀結構從原先設計中的扁平狀改為甜甜圈那樣的「圓筒形」,會發生什麼情況?計算的結果顯示這樣一個裝置的驅動所需能量僅相當於美國宇航局在1977年發射的旅行者飛船那樣的質量按照質能方程轉化得到的能量值。另外,懷特還發現如果空間彎曲的強度可以隨時間發生起伏變化,那麼實現這一裝置所需的能能將進一步減少。懷特告訴美國太空網表示:「我今天所介紹的這一發現將這一概念從虛幻變為可行,它值得進行進一步的投資。」他說:「藉助氣泡強度的震蕩起伏實現所需能量的減少將會是一項有趣的預測,我們很期待能在實驗室中觀察到它。」

 

實驗室測試

 

懷特和他的同事們現在已經開始在實驗室裡實驗他們的小型曲率驅動裝置了。他們在詹森空間飛行中心建立了一套被稱作「懷特-朱迪曲率場幹涉儀」的裝置。簡單地說基本就是使用一束雷射來出發時空在微觀尺度上的扭曲。

 

懷特表示:「我們想看看能否在桌面實驗中實現一個非常微小的成功案例,那就是在1000萬分之一的尺度上形成一個極微小的時空擾動。」當將他的實驗和真正意義上的曲率驅動相比時,懷特將自己的實驗評價為「粗陋不堪」,但是他仍然認為這代表邁出了令人興奮的第一步。

 

其他科學家對此也持有開放性的態度,他們表示,如果人類真的想認真考慮星際航行的可能性,那麼就必須考慮哪怕現在看起來是最離奇的想法,比如曲率驅動。奧伯塞表示:「如果人類真的想最終變為星際文明,那麼我們就必須適當地讓我們的思維跳出框框,我們必須大膽一些。」

 

更多閱讀

 

 

 

 

 

特別聲明:本文轉載僅僅是出於傳播信息的需要,並不意味著代表本網站觀點或證實其內容的真實性;如其他媒體、網站或個人從本網站轉載使用,須保留本網站註明的「來源」,並自負版權等法律責任;作者如果不希望被轉載或者聯繫轉載稿費等事宜,請與我們接洽。

相關焦點

  • 曲率引擎技術來實現十倍光速飛行
    這種超光速的理論被墨西哥理論物理學家阿庫別瑞首次提出,通過空間的變形來推動超光速飛船前進,首先,讓飛船被一個空間包裹,這個包裹的空間被稱作曲率泡,通過曲率引擎技術讓飛船前方的空間收縮、後方的空間膨脹,從而推動飛船前進,由於空間的膨脹速度沒有限制,那麼,飛船就實現了超光速,理論最高速度可達十倍光速。
  • 科幻與現實,曲率驅動下的光速飛船!
    在「三體」第三部《死神永生》中,雲天明通過三個童話向人類傳遞了大量信息,其中包括了「用曲率驅動實現光速飛船」這一重大線索。
  • 曲率驅動引擎——人類突破光速的新方案?
    1994年,墨西哥物理學家明戈·阿爾庫貝利提出了一種方案,或將解決光速限制的問題,那就是曲率驅動引擎,又叫曲率引擎。所謂的空間,是三維立體的,有長、寬、高三個維度,看起來是均勻分布的——這個看起來是沒錯的,如果空間不均勻,豈不是我們走到某個地方,就會被拉長或者壓扁?
  • 三體人利用曲率驅動實現光速航行,結果被滅了
    來勢洶洶的三體第二艦隊之所以能夠後發先至,就是因為三體文明出現了技術突變,將曲率驅動技術實用化:地球人:對三體第二艦隊的觀測表明,曲率驅動的宇宙飛行器加速到光速幾乎不需要時間,光速飛船有可能在幾十分鐘的時間裡從地球航行到木星。利用時空特性進行光速乃至超光速飛行,絕非嶄新的概念。
  • 科幻與現實之間,曲率驅動下的光速飛船
    在「三體」第三部《死神永生》中,雲天明通過三個童話向人類傳遞了大量信息,其中包括了「用曲率驅動實現光速飛船」這一重大線索。正是基於此,人類研發出了第一艘也是最後一艘光速飛船「星環號」。但最終還是然並卵,因為大劉說了「死神永生」!
  • 曲率代表曲線的彎曲程度,曲率驅動可以超光速是怎麼回事?
    其中一個法則,是對速度的約束,那就是光速。光在真空中的速度大約是30萬公裡每秒,這是宇宙中最快的速度。愛因斯坦告訴我們:宇宙中沒有什麼可以加速到光速。可是,人類就是這樣,從來都不信邪,才會有各種各樣科學的突破。儘管從理論上來說,人們都理解光速的無法超越。可是,依然有人孜孜不倦,想要打破這個「規則」。
  • 光速被拋棄,掌握曲率引擎後,人類可在宇宙邊緣自由穿梭
    這就是因為「曲率驅動」,劉慈欣在小說中,用這個小紙船,來比喻宇宙飛船,生動而又形象地表明了,曲率驅動對於宇宙飛船的發射,具有著非常重要的意義和指導作用。雖然「曲率驅動」這個概念對於我們來說是一個新名詞,但是在1994年的時候,就已經有物理學家在現實生活中找到了「曲率驅動」的概念,並且正式對它進行了闡述。
  • 曲率飛行可以實現嗎?
    在小說《三體》中,有大量的篇幅介紹到曲率飛行技術,最後程心還是坐著裝有曲率引擎的飛行器逃出了將要二維化的太陽系,曲率引擎在理論上是可以實現的,但是在現階段,受限於技術,我們還不能製造出曲率引擎。曲率引擎是不違背科學原理的,在理論上是完全有可能實現的,採用曲率引擎驅動的飛行器,其速度可以接近光速,利用曲率引擎飛行器,可以大幅度縮短飛行時間。
  • 超光速飛行不是夢:人類藉助蟲洞和曲率引擎技術可實現星際旅行!
    當然這位科學巨匠不是信口開河的說出這個結論的,而是有科學依據的,愛因斯坦創立的質能方程式如今已經被證明是完全正確的,人類就是使用這個方程式發明了人類歷史上威力最大的炸彈-原子彈,因此質能方程式的正確性是毋庸置疑的,質能方程式不僅能讓人類製造出原子彈,而且也從理論上否定了光速可超越性,為什麼這麼說呢?
  • 「曲速引擎」可驅動宇宙飛船以10倍光速旅行
    據國外媒體報導,經典電視劇《星際旅行》(Star Trek)中描述了一種先進的宇宙航行技術,即「曲速引擎」,可實現恆星際間的超光速航行。墨西哥理論物理學家米給爾·阿庫別瑞(Miguel Alcubierre)在1994年提出了通過「曲速驅動」原理打造的阿庫別瑞引擎,裝有該動力系統的宇宙飛船可利用愛因斯坦方程中特殊的時空「漏洞」形成展延空間,從而避開了宇宙中任何物體的運動速度都要不可能比光速快的定律。
  • 三體中的曲率驅動是個啥?這可能是人類「越獄」的唯一希望
    曲率驅動與此相似。像水面一樣,時空也是凹凸不平的,一艘處於太空中的飛船,如果能夠用某種方式把它後面的一部分空間燙平,減小其曲率,那麼飛船就會被前方曲率更大的空間拉過去。曲率驅動不可能像空間摺疊那樣瞬間到達目的地,但卻有可能使飛船以無限接近光速的速度航行。
  • 三體中的曲率驅動是個啥?這可能是人類「越獄」的唯一希望
    根據牛頓第二運動定律,物體的加速度等於受到的力除以質量,如果當速度增加,為保證物體持續加速,所施加的力就必須也增大,至此,問題來了,如果物體的速度要達到光速,那麼質量就會是無限大,需要的力也必須無限大,但是我們永遠也無法找到無限大的力,所以物體的速度永遠不可能達到光速。為了能繞過牛頓第二定律與廣義相對論,曲率驅動幾乎成了我們唯一的救命稻草。
  • 「光速」冷知識,超越光速航行,三體裡的曲率驅動離你多遠?
    比如說,我們研發出了最快的光速的飛船,它的速度最高可以達到光速的99.999999……%簡單的說,你的飛船只能無限接近光速,它和光速比,要慢那麼一點點點點……物理學家,是不可能被判物理的,我們現有的物理,如果不能改變光速,那麼,我們只有改變飛船所在的空間,給空間以最大可能的規模使其膨脹,
  • 曲率驅動真的可以達到光速嗎?現在能否做到曲率驅動?
    因為即使達到光速,人類依然無法在有生之年跨越10萬光年半徑的銀河系!那麼有什麼手段可以越過這個光速屏障嗎?當然有,只不過所有的手段都還在紙面上,一般有如下幾種:一、曲速引擎這種引擎的原理利用空間的彈性將飛船推向前進,因為空間膨脹並不受光速限制,但這也有一個要求,即《三體》中的曲率引擎和《星際迷航》中的曲速引擎,儘管兩者原理一樣,但效果則完全不一樣,因為曲率引擎的上限是光速,但曲速引擎則幾乎沒有上限!
  • 曲率引擎可以超越光速嗎?
    而1994墨西哥物理學家明戈·阿爾庫貝利年首次提出曲率引擎的概念;後來連在小說《三體》、電影《星際迷航》都有進行描述。飛船所處的區域稱為「曲速泡」,裡面是一塊平坦時空,飛船在裡面並非真的在移動,而是空間的漣漪帶著它前進,所以並不違反物理學中的「光速最快」原則。這樣飛船就可以減小直線飛行距離,更快地到達目的地。
  • 什麼是曲率驅動?假如我們掌握這項技術,世界會變成什麼樣子?
    想像一下假如你可以比光速還快,你最想去哪裡旅行呢?去火星,還是去我們的比鄰星半人馬阿爾法,或者是更遠的星雲?今天我們提出一個有意思的話題,假如我們掌握了曲率驅動技術,世界會變成什麼樣子?我們都知道,目前光速是公認的宇宙中速度最快的速度。
  • 「曲率引擎」是什麼?人類可以藉助實現超光速飛行嗎?
    人類的可觀測宇宙範圍是900億光年,也就是說即使以光速也需要用900億年,才能來到可觀測宇宙的邊緣,當然這個可觀測宇宙範圍上會隨著我們的移動而移動的,可是宇宙的歷史也僅僅只有138億年,900億年後,宇宙是否存在還是一個問題。
  • 什麼是曲率驅動技術?假如我們掌握這項技術,世界會變成什麼樣子
    想像一下假如你可以比光速還快,你最想去哪裡旅行呢?去火星,還是去我們的比鄰星半人馬阿爾法,或者是更遠的星雲?今天我們提出一個有意思的話題,假如我們掌握了曲率驅動技術,世界會變成什麼樣子?我們都知道,目前光速是公認的宇宙中速度最快的速度。
  • 空間曲率驅動:用這種方法使宇宙飛船達到光速!橫行宇宙!
    曲率驅動到底是什麼原理呢?到底如何實現呢? 曲率驅動,我們將它拆分為兩個詞,分別是——曲率和驅動,驅動不難理解,而此處的曲率是指空間曲率,是空間的一項基本屬性。 曲率驅動的實現方法:使空間發生扭曲,利用空間的曲率之差所產生的力,讓處在一定空間範圍內的宇宙飛船達到宇宙中的最高速度。
  • 《三體》中的曲率飛船有可能實現嗎?速度達到光速?大劉真是厲害
    曲率驅動一直是第一個讓人們想起星際迷航內部的扭曲宇宙飛船的名字,雖然它們在原理上描述相似,但它們並不相同。《三體》內部的曲率太空飛行器不會超過光速,而《星際迷航》內部的曲速太空飛行器會超過光速。由於彎曲時空的存在曲率太空飛行器將產生相對論效應,這是因為彎曲宇宙飛船內部的《三體》並沒有形成類似《星際迷航》的彎曲宇宙飛船那樣的扭曲氣泡,而這種扭曲宇宙飛船包圍了宇宙飛船的正常時間和空間。因此高速飛行時會產生明顯的相對論效應,使飛行時間變慢,問題就在這裡,時間沒有停止!根據狹義相對論,時間應該以光速停止!