愛因斯坦的相對論是在光速極限的基礎上進行理論研究推測的,一直以來光速都似乎被認定為是宇宙中最快的速度,即沒有任何的速度能夠超越光速!
而事實上,光速並不是宇宙中最快的速度,首先我們要明確愛因斯坦的光速極限理論是在時空不存在扭曲的情況才成立的,但宇宙中的時空是存在一定程度的扭曲,而且有些特殊地方的扭曲程度極為嚴重。
也就是說事實中確實存在一種大於光速的速度,許多科幻小說中都提到了曲率引擎的概念,曲率引擎是一種超光速推進系統,是有可能實現的。
蟲洞理論的構想
如果人類在未來的發展中,即使按照光速進行星際航行也會非常麻煩。比如,距離銀河系最近的是仙女座星系,兩者之間的距離是254萬光年,這就意味著光速行駛也要花費254萬年,人類的科技水平從然能達到光速,實現星際航行也是痴人說夢。
要實現星際航行必須打破原有的固定思維,之前所有的星際航行都是在考慮從地球到宇宙的某個地方的距離是多少,這是一種錯誤的思維方式,能不能去尋找一種物質幫助我們改變「途徑」來縮小距離呢?
舉個簡單的例子,我們用鉛筆在一張紙上隨機標記兩個圓點,然後將兩者連接起來,這條直線就是最短距離。倘若我們把這張紙任意扭曲一定的程度,然後用鉛筆直接貫穿兩點,那麼鉛筆就是一個新的「通道」,從這個通道實現兩點之間的傳送會更加節約時間。這種特殊的「通道」在宇宙中確實存在,稱之為「蟲洞」。
從數學的角度來講,「蟲洞」本身就是愛因斯坦引力方程的一些有特殊性質的解,而給這些特殊性質的解命名的是惠勒。因為蟲洞就好像蘋果上被蟲駐出的通道,而本來只能在蘋果表面爬行的蟲子通過蟲洞能夠到達蘋果的另一端,因此他就給這些特殊的「通道」賦予了形象的名字—蟲洞。
負質量物質
蟲洞是從高維度連接空間中兩點的捷徑,由於某些蟲洞的潮汐作用比較溫和,這才導致人類或者飛行器能夠安全穿行蟲洞。不過有個致命的弱點,蟲洞空間隧道一旦形成就會迅速塌毀、消失,這個過程非常短暫,幾乎是在一瞬間完成,這就導致任何的飛行器和星際旅行者都無法穿越蟲洞,如果貿然嘗試就可能隨著蟲洞的坍塌而在宇宙中消失。
那麼有沒有一種物質可以延長蟲洞坍塌的時間?倘若這種物質存在,我們可以把它注入蟲洞裡面以保持蟲洞穩定張開。經過理論物理學家的研究,這種奇異物質是存在的,即負能量或者負質量的物質。
「負質量物質」和「反物質」是兩個完全不同的概念,反物質粒子與其對應的正質量物質具有完全相同的質量,唯一不同點就是兩者所帶的電荷符號相反,兩者之間具有吸引力,一旦相遇就會發生湮滅,釋放巨大能量。而負質量物質就是指能產生負引力的物質,它和正質量物質之間存在的是互為排斥的力。
如果把負能量或者負質量的物質注入蟲洞中確實可以延長它的開放時間,不過遺憾的是,目前沒有發現任何一種能夠產生負引力的物質。即使科學家製造出了大量產生負引力的物質,蟲洞旅行的設想依舊無法實現,因為沒人知道如何去製造蟲洞!那麼這些理論性的設想崩塌了?既然無法製造,我們可以選擇等待蟲洞的出現!
曲率引擎理論
著名的物理學家惠勒的研究顯示,在極小的普朗克尺度上空間會發生劇烈地漲落,呈現出所謂的量子泡沫形態,而蟲洞就隱藏在這種特殊的空間形態之中。
在量子泡沫中,蟲洞之間會奇妙般發生聯通,隨後又不斷地斷開消逝。如果人類達到一種超高文明的狀態,就可以從量子泡沫中挑選合適的蟲洞,然後注入研製出來的負能量物質穩定它的張開度,不斷將這個蟲洞通道擴大,致使能夠實現快速的星際航行。
眾所周知,所有的星系都在遠離銀河系,這是因為宇宙在不斷膨脹,而距離我們越遠的星系,退行的速度也就越快。更加奇特的是,這種退行速度完全是由空間決定的,根本就不受光速的制約!
宇宙又是如此之大,我們把視角無線延伸到宇宙的某個角落,在這裡的退行速度很可能就已經遠遠超過光速了,因為只要距離銀河系足夠遠,理論上的退行速度是完全可以達到甚至超越光速。不過這個理論和偉大的愛因斯坦的狹義相對論中的光速極限理論並不矛盾,因為狹義相對論是不考慮時空扭曲的情況下所建成的一套理論體系。
設想一下,如果我們隨意操縱時空,讓它不均勻的膨脹,也就可能使飛船的速度超過光速,這就是曲率引擎(一種超光速發動機)的構想。
1944年,英國著名物理學家米給爾阿庫別銳提出了曲率引擎的理論模型:創造一個時空氣泡,使其前進方向的時空緊縮,而反方向的時空膨脹,這樣就是一個完美的曲率引擎構造。而一旦這種氣泡建立,飛船隻需要待在氣泡中,隨著氣泡的運動實現超光速旅行。
結語
然而讓人頭疼得是,這樣的奇異氣泡需要數倍於太陽質量的負質量物質,目前隊於人類來說根本不可能做到。不過隨著更好文明的發展,這種情況也是可以實現的,或許是人類,也或許是更好文明的外星人。