科幻小說我們經常能聽到曲率引擎這個名詞,曲率引擎是什麼,能說清楚的沒有幾個人。今天我們來探索一下曲率引擎的來龍去脈!
1、曲率引擎概念的由來
最早在愛因斯坦的相對論中提出了:時空並非絕對而且也不是平直的,而是存在曲率的概念。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。
2、曲率引擎的原理
基於相對論下時空不是平直的產物(我們知道巨大質量的天體會引起時空的扭曲),宇宙是一個彎曲存在曲率的時空。曲率引擎就是通過產生極為強大能量的裝置,改變飛船後面的空間拉平(曲率變小,時空膨脹),使得飛船前方的空間彎曲更厲害(曲率更大,時空縮小)。通過將將空間拉伸(這與蟲洞摺疊空間正相反),使飛船前方的空間收縮而後方的空間拉伸,空間便產生了褶皺,類似於水面上的波浪,飛船乘著這波浪前進,速度甚至可以超過光速。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。
比如,一張折彎的紙,如果把其後端拉平,是不是前端彎曲率就變大?這樣平面兩個點之間的直線距離就被縮短。在三維空間中,通過飛船前後時空的彎曲,飛船在某點空間飛過,空間又重新被拉平。這就是曲率引擎的強大之處,而一旦實現該技術,人類不僅解決了多年的光速局限問題,就算是穿越這種話題也不再是夢想。然而,如果我們在飛船外面觀察,是看不到空間彎曲的,而是認為飛船速度加快了。
3、曲率引擎可以超越光速嗎?
跟據愛因斯坦提出的相對論,當物體無限地接近光速時,這個物體的時間就會變慢,只要超越光速,人類或許可以實現時空旅行。
實際上,要將有質量的東西加速到光速幾乎不可能(至少目前人類辦不到),因為有質量的物體速度越接近光速,它的質量就會變大,當速度無限接近光速,它的質量將變成無限大,所以人類難以達到光速。
但基於曲率引擎概念,由於飛船是在的「氣泡狀」時空還是平直的時空,沒有曲率,所以還是沒有超過宇宙限速的極限。裝有曲率引擎的飛船速度沒有超越光速,卻實現了「超光速」旅行。
4、曲率引擎研發最新進展
通過前面的介紹,我們知道理論上要實現這樣的引擎是有可能的。
2008年美國國防部披露了一份報告中稱,幾十名科學家籤署了協議,開始一項秘密研究。他們深入研究了各種各樣的尖端太空科技,包括人類聞所未聞的全新空間推進方式。其中的一份報告有一個引人注目標題:「曲速推動,暗能量和高維空間操縱」。「獲得對高維空間(維度大於三維)的操控能力是利用暗能量的關鍵,從而使一種新型推動技術成為了可能。」報告說:「到達太陽系的任何一個地方所用的時間,可以從幾年縮短到幾個小時,到達最近的恆星系統也只需要幾個星期,以現在的技術則要幾十萬年。」這項報告裡提到的新型推動技術就是曲速引擎。
目前科學家們在實驗室中利用一套名為「懷特-朱迪曲率場幹涉儀」的雷射裝置,實現了百萬分一尺度的時空彎曲。這種程度的時空彎曲和曲率引擎的要求相差甚遠,但是至少讓人類看到這種未來的希望。
5、曲率引擎目前存在的問題?
製造曲率引擎,最大的問題在於引擎的材料和實現空間彎曲所需要的能量。
要實現這種穿越時空的飛行,以阿爾庫貝利早期提出的曲率引擎的模型計算,需要將大約整個木星質量轉換成的能量才可以實現。這種能量級別,或許對人類來說或許永遠無法實現。
不過也不是沒有其他辦法,科學家們經過研究,如果將阿爾庫貝利引擎形狀改為圓筒形,那麼其所需要的能量可能大為減小,另外製造時空彎曲的強度並不是固定的,或許還有其他辦法降低能量需求。
6、結論:
我們從虛幻看到了曲率引擎實現的可能,雖然要實現曲率引擎還很遙遠。相信科技發展越發快速的今天,人類終會實現這一目標,這無疑將是人類邁向星辰大海的福音。
喜歡的話就點波關注吧,還有想要了解的科學內容可以給我留言,謝謝!