雖然沒有光速飛行器,也沒有找到蟲洞,但是超光速卻可能實現!

2020-12-03 Big大科技

我們的藍色星球——地球,已有45億年的歷史,離我們不遠的太陽也有50億歲的年紀了。 作為一顆能量充足的恆星,我們現在的太陽大約是中年。

如果人類足夠聰明,他們可能會經歷各種危機,雖然其中大多數是人類自己造成的。 在太陽成為一個吞沒地球的紅巨星之前,人類需要移民到另一個像地球一樣美麗的地方,而且環境也要適合人類的生存, 這樣的地方存在,但最近離開我們可能不會少於20光年。

如果我們以每秒16.7公裡的速度從太陽系中衝出的第三宇宙速度開航,那麼到達20光年遠的另一個與地球相似的藍色星球的時間是360,000年。 36萬年,這個時間比地球上整個的人類的歷史都要漫長而遙遠。

當然,如果算上地球和太陽的相對速度,那就是我們每天所說的慣性。一顆恆星飛行超過20光年所需的時間是13萬年。那麼,即使我們以光速的十分之一行進,到達這個星球的時間也是兩百年。在這個速度下,愛因斯坦相對論的時間縮短效應可以忽略不計。即使我們有冬眠技術讓乘客活著到達目的地,地球上的人們也不能等待他們到來的消息。

那麼我們怎麼能離開母親的星球到達遙遠的星球呢?或許蟲洞是個很好的方式,但是人類從來都不喜歡把命運交給未知,因為到目前為止還沒有發現能進行時空穿越的蟲洞。而另一種方法也許可以做到這一點,即以接近光速的速度行進。

這樣只要20年就可以了。旅客根本不用冬眠,用99%的光速旅行,旅客體驗到的時間是兩年零十個月,還可以接受。但是還有更快的方法,那就是超光速飛行。我們現在連光速都沒有達到,超光速這可能嗎?愛因斯坦不是在狹義相對論中禁止超光速出現嗎?愛因斯坦沒有禁止超光速。但是,一旦超光速出現,回到過去就成為可能。那真的沒有希望了嗎?

直到1994年,曲速在科幻中已經存在了接近30年,物理學家才發現,這也許不是虛無的幻想。也許愛因斯坦的另一種理論,即廣義相對論,可以容納超光速旅行。

通過四維時空,我們就可以在邏輯上理解超光速和光速之間的聯繫了。在彎曲時空中,超光速是否是可行的呢?1994年,在眾多科幻電影描述的曲率驅動幻想出現很多年後,一個墨西哥物理學家意外發現,超光速原則上是可行的。他用的辦法很簡單,直接寫下一個四維時空,在這個彎曲時空中,遠離飛船的地方,時間和空間與沒有任何能量存在時是一樣的,也就是說是平坦的。在接近飛船的地方,時空形成一個「氣泡」,這個氣泡可以用任何速度向前飛行,而飛船藏在氣泡中。

即使在氣泡中,時間和空間的曲率也可以很小,因此太空飛行器不會受到很大影響。在這種超快的速度下,除了氣泡以超輕的速度飛行外,氣泡最初看起來並不特別。這種曲速泡泡使得飛船後方的時空擴張,前方的時空收縮,結果就是,飛船不斷地被時空反覆推拉,以一種只受限於時空扭曲強度的速度前進,在這個泡泡中的星際戰艦就像被時空夾裹著前進,自身都感覺不到加速。這有點像製造時空特質的傳送帶,相對於傳送帶,你是靜止的,但是傳送帶卻以超過光速運行。計算結果告訴我們,時間和空間在氣泡後面擴展並在氣泡前收縮,這可能就是氣泡可以以任何速度移動的原因。唯一令人遺憾的是,根據愛因斯坦方程,保持這種泡沫需要負能量!

令人傷心的是目前,除了在極端情況下,我們還沒有觀測到負能量的存在。不過這並不妨礙科學家們的探索。也許,在未來,曲率驅動可以超越光速。我們就可以利用這個超光速氣泡去哪些遙遠的地方,亦或者穿越時空探尋哪些未知的可能。

相關焦點

  • 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!
    偉大的愛因斯坦雖然愛因斯坦斷言光速不可超越,但是愛因斯坦卻給個兩個極為「誘人」的探索條件:時間是可以改變的,物體達到光速時間就停止;物體超越光速時間就會倒流。如此誘人的條件讓科學家們非常興奮,他們已經顧不上愛因斯坦預言光速不可超越了,非要找到可以超越光速的方法,因為人類太想實現時空倒流的夢想了,在這個夢想的刺激下,科學家嘗試了各種各樣的方法想超越光速,可是最後都失敗了,似乎真的像愛因斯坦預言的那樣,光速真的不可超越。
  • 為什麼沒有任何飛行器的速度能夠超過光速?
    其中m0是靜質量,Ⅴ是物體運動速度,C是光速,從這個式子可以看出,如果靜質量不為零,那麼物體運動速度越接近光速,分母越趨向於零,物體質量會趨向於無窮大。要想達到光速所需的能量趨向於無窮,這是不可能的。因此任何靜質量不為零的物體運動速度是不會達到光速的,超過光速更不可能。任何飛行器都是有靜質量的,所以它們也絕不可能超光速飛行。
  • 3000倍光速!9.9級曲速引擎實現超光速飛行,科學家卻感到失望
    1500年,人類的壽命連它的十分之一都沒有,所以探測宇宙,科學家經常會感到失落。即使是光速,也不敢說能探索完整個宇宙,要知道宇宙膨脹的速度早已超過了光速。人類想最大程度地探索宇宙,唯有超光速飛行這一條路,畢竟我們的生命是有限的。然而真的存在超光速飛行嗎?愛因斯坦認為沒有,光速就是宇宙極限,除非現有的科學理論都是錯誤的。
  • 科學家曾預言,沒有一種飛行器可以超越光速,真的是這樣嗎?
    在目前宇宙所有的速度單位中,光速是公認的最快的速度沒有之一,就連世界上最快的飛行器旅行者一號速度都遠遠比不上光速,兩者之間有近乎2倍的差距存在。那麼在科技如此發達的今天到底有沒有可能造出速度超越光速的飛行器呢?答案是不能的。
  • 一根銅針以光速撞擊地球,地球會被毀滅嗎?達到超光速又會怎樣
    愛因斯坦在提出相對論的同時,也提出了光速極限理論,他認為在宇宙中,光速就是最快的速度,沒有其他事物的速度能超過它。宏觀世界裡,光速極限理論是正確的,不過科學家在微觀世界裡發現了有些粒子的運動速度,超過了光速,光速對它們來說不是不能超越的。
  • 曲率引擎打破光速極限,負質量物質注入蟲洞,漫步到宇宙盡頭!
    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。
  • 曲速引擎能讓飛船實現超光速飛行,讓人類實現自由探索宇宙
    可是天文望遠鏡就算再先進,看到的也只是一個模糊大概的觀測,想要真正實現探索宇宙,近距離去觀測那些天體或現象,宇宙飛船的速度必須要超越光速才有可能。可是根據愛因斯坦相對論,我們知道,物體的速度極限是光速,超越光速是不可能的,那是不是就表示宇宙飛船無法實現超光速飛行呢?
  • 超光速飛行
    美國1977發射的探測器旅行者1號(Voyager 1)目前是離地球最遠的人造飛行器,飛了這麼多年才飛出太陽系,目前離地球200多億公裡。沒有超光速的飛船的話,人們需要很久才能從一個恆星飛到另一個恆星,離地球最近的恆星是半人馬座阿爾法星(Alpha Centauri)的三顆恆星,它們距離地球有四個多光年大約是400萬億公裡,按照旅行者1號的平均速度要飛80萬年。
  • 宇宙中基本是真空,沒有阻力,那飛行器的速度為何不能無限增加?
    所有物體都受電磁力驅動啊,電磁力不能超光速,引力不能超光速,你因而不能超光速。你越接近光速,電磁拉力拉你的效率就越低,看起來就像是質量變大了,再有你說你用一個機械錶或是電子表來測時間,那電子在近光速運動裡,被電磁力拖了後腿已然慢了,你還用它來計時,不鍾慢尺縮就怪了。
  • 人類未來有可能掌握超光速技術,時空穿越讓時間倒流將不再是夢想
    那麼超光速真的不可能嗎?雖然我們無法找到超光速可能的理論依據,但超光速的現象在宇宙中是真實存在的,有些宇宙現象就是以超光速在發生。而科學家在核反應的一些科究中也發現了超光速現象,由此可見,超光速是真實存在的,想要真正實現超光速,可能要打破現有的物理理論才行。
  • 飛碟是如何超光速飛行的?要超多少倍光速才能「躥」出本宇宙空間?
    如何才能超光速飛行?要超多少倍光速才能「躥」出本宇宙? 可觀測宇宙直徑大約是930億光年,在很多朋友印象中,這就是我們宇宙的大小!另一個結果是以這種條件實現的加速與終極速度是有上限的,因為質增效應,無論是化學火箭,還是離子發動機推進的飛行器不可能超過光速!這是理論值,而實際由於排氣速度與燃料的限制,大約到10%的光速就是天花板了!
  • 宇宙暗處可能存在時空裂縫,通過它可能實現空間穿梭或者時間旅行
    想要探索整個宇宙,即使是實現了萬倍光速,億倍光速有可能都無法做到。這個時候,科學家想到了一種猜想中的速度模式,那就是蟲洞穿梭。科學家積極研究探索的方向主要也是類似於蟲洞穿梭此類,它可以讓飛船快速從一個星系穿梭到另一個星系,實現星際間的快速跑躍。那麼這樣的星際航行模式真的存在嗎?大概率是存在的,否則宇宙存在的意義就沒有了,人類存在的意義也就沒有了。
  • 人類可以藉助實現超光速飛行嗎?
    這些速度並不是物體在運動時產生的,也沒有產生信息傳遞,因此沒有違背相對論,同時人類對於量子糾纏和宇宙膨脹的研究也不夠深入,愛因斯坦也對量子糾纏時兩個量子之間的「瞬間作用」感到十分疑惑,但是兩個量子相互作用時沒有傳遞信息,因此沒有違背相對論。
  • 超光速旅行有可能實現嗎
    很明顯,阿西莫夫在他的Foudation中解釋為通過在多維宇宙中躍遷實現:在三維空間中是不可能以超過光速的速度航行的…這意味著即使是十分臨近的兩個可居住星球之間的移動也需要數年的時間。而高維空間是一個難以想像出的領域,它既不是空間或時間,也不是能量,或許存在什麼或者什麼都沒有。通過高維空間,我們可以在一瞬間穿過整個銀河系的長度。媽蛋,阿西莫夫到底再講什麼鬼!
  • 文武科學思考之二:解決光速與超光速問題
    這時,人類需要向太陽系外進軍,對太陽系外的各種星球進行利用,如果沒有光速、超光速的宇宙飛船,那麼太陽系外採礦與星際移民就會很困難,成本非常高。宇宙浩瀚無垠,各種可給人類提供利用的資源的星球星羅棋布、萬萬千千、不可勝數。這些星球距離地球非常遙遠,如果沒有光速、超光速的宇宙飛船,我們人類就無法利用這些星球。 光速是光波在真空或介質中的傳播速度。
  • 文武科學思考之二:解決光速與超光速問題
    這時,人類需要向太陽系外進軍,對太陽系外的各種星球進行利用,如果沒有光速、超光速的宇宙飛船,那麼太陽系外採礦與星際移民就會很困難,成本非常高。宇宙浩瀚無垠,各種可給人類提供利用的資源的星球星羅棋布、萬萬千千、不可勝數。這些星球距離地球非常遙遠,如果沒有光速、超光速的宇宙飛船,我們人類就無法利用這些星球。 光速是光波在真空或介質中的傳播速度。
  • 美國科學家將開發穿梭時空飛行器
    ,這種未來的超光速時間機器被稱為:曲速引擎飛行器(Warp Drive Engine) 。  研究者之一的哥羅德教授稱,他們以1994年Miguel Alcubierre教授提出的一種能實現曲相推進的時空幾何結構為理論基礎,採用時空扭曲和曲速推進的方式,將飛行器前方和後方的飛行空間進行縮小和放大,人為的扭曲空間;同事對飛行器施加強大的推進力,就可以使飛行器在超光速的情況下,實現自由的穿梭被扭曲的空間。
  • 宇宙飛船能超光速飛行嗎?這是空間飛行器超光速的基礎原理
    我曾帶著這個問題請教高中物理授課老師,但是可能因為我沒有很好地闡述這個問題,以至於他沒有聽明白我的提問,而把問題簡單歸結於:用動量守恆定律來描述現象。實際上,我知道用動量守恆可以用來描述現象,而我不需要結果,我想知道是什麼原因導致兩個現象的不同結果,以及它們的變化過程。然而,我並沒有發現物理學領域中有誰曾注意到以上這兩個現象,並給出解釋。也正是因為這個,懷著強烈好奇心的我不得不自己去尋找答案。
  • 盤點超光速理論:宇宙膨脹、量子糾纏、蟲洞及曲相推進
    物體的質量將隨著速度(至少達到光速的1/4)的增大而增大,當物體的速度接近光速時,它的質量將趨於無窮大,因此有質量的物體達到光速是不可能的。只有靜止質量為零的光子,才始終以光速運動著。光速與任何速度疊加,得到的依然是光速。
  • 達到超光速能穿越時空?霍金:超光速不可能達到,時空捲曲或可行
    達到超光速能穿越時空?霍金:超光速不可能達到,時空捲曲或可行時空穿越,往往只出現於電影或小說中,那麼,若回歸現實,時空穿越究竟是幻想還是真有可能呢?其實,關於這個問題,現代最偉大的物理學家之一——史蒂芬·威廉·霍金,就曾在其巨作《時間簡史》中給出了答案。