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?

2021-02-13 輕鬆學高等數學

在這個宇宙中,物理法則無處不在,它們約束著這個宇宙,按照一定的規則來運行。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」。

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?

科學家卻告訴我們:空間確實不永遠是均勻的,它有的時候是彎曲的。三維時空的彎曲也許難以理解,但是我們可以將三維空間降維到二維平面來理解。如果有一張平鋪的網,它就是二維的空間。如果你用力按住某一部位,它就會凹陷下去。凹陷的多少,被稱作它的曲率,這取決於你用多大的力來按它。

或者形象地來比喻,假如你駕著一隻小船在河上滑行,結果突然小河到了盡頭,前面是一個巨大的瀑布。然後你和你的小船在瀑布處墜落,下落的速度將會遠遠超過滑行的速度。

同樣的,在宇宙中,如果找到三維時空的「瀑布」,或者說它的「凹陷」處,藉助時空的彎曲,就可以實現超高速運行。

而宇宙中,空間的分布非常詭異,每一處都不算是絕對「平整」的。因此,為了能夠實現更好的加速,還需要把後方的空間「拉成」平整的。

那麼,這個方法為何被認為是突破光速的解決方案呢?

科學家指出:和以往其他的加速原理不同,本質上來說,曲率驅動引擎的能量並非是用於加速太空飛行器本身,而是製造一個可以加速的環境。還是以小河划船的例子來說明:一個人划船的速度,可能只有10公裡的時速,不論他吃了多少飯,哪怕打了興奮劑,也不會超過15公裡。而如果滑到瀑布邊緣開始下落,按照牛頓定律簡單計算,只需要半秒的時間,就超過這個速度了。

因此,曲率驅動引擎並非是簡單地給太空飛行器加速,所以原理不同。而在曲率驅動引擎所在的空間內,它並沒有超過光速,只是隨著空間的扭曲而變化,就和宇宙邊緣的膨脹速度可以超過光速一樣的原理。而且,這樣一來,太空飛行器飛行所需要的能量,也可以大大減少。

比如我們想去火星,可以在地球和火星之間將空間扭曲,然後太空飛行器通過「墜落」的方式,「掉」到火星,就非常快了。

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