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物理学家称未来1000年内曲速引擎不可能实现

科普小知识2021-07-20 10:14:24
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2008年8月,美国国防部与数十名研究人员签署了合同,委托他们探索最先进的航空航天技术,包括推进、发射和隐形技术,这些技术在人类历史上是前所未有的。

2010年4月,研究小组提交了一份34页的报告,题为“扭曲驱动、暗能量和额外维度的使用”,内容是关于先进技术。直到最近这份神秘的报告才公之于众。

报告的结论是什么?曲速驱动何时实现?人类有可能比光速更快吗?

这份报告实际上是乐观的,但是理论物理学家告诉我们,这是不可能的。

物理学家称未来1000年内曲速引擎不可能实现

1998年的一幅插图显示,宇宙飞船利用负能量扭曲时间和空间,超越光速。资料来源:美国航天局

流行的曲速驱动器

我们知道,如果人类想要进入一个影响深远的宇宙,他们必须拥有比化学能火箭更先进的推进系统。

曲速驱动的概念是《星际迷航》系列中最常见也是最吸引人的存在。它属于超光速推进系统,功能类似于科幻作品中的设备,如跳跃引擎和星际发射器,但理论不同。

曲线速度技术不允许设置上两点之间的瞬时移动。取而代之的是,通过在宇宙飞船周围制造一个正常空间和时间的人造“气泡”,宇宙飞船可以以比光速快几个数量级的速度航行,这不仅确保了安全,而且避免了时间膨胀的相对论性问题。正因为如此,曲速驱动被认为是人类理想的推进工具。

除了国防部,美国宇航局一直在跟踪这项技术。2015年5月,美国宇航局约翰逊航天中心的工作室启动了所谓的翘曲驱动实验,在模拟太空环境的真空中测试科幻小说中的动力系统。这一结果引起了轩然大波,因为他们的推力是通过一个叫做电磁驱动的动力装置获得的,而不是扭曲时空的扭曲驱动。更重要的是,这个方案的问题并不小——电磁驱动违背了基本的物理定律,许多专家认为,美国宇航局的研究结果可能是由实验误差造成的。

理想化的报告?

最近发布的曲速驱动报告指出,从未见过的更高维度和神秘的暗能量可能没有人们想象的那么遥远。

报告称,控制高维空间可能是从技术上控制暗能量密度的来源,这最终将在新推进技术的研发中发挥重要作用,尤其是曲速驱动。在极速技术的帮助下,旅行到太阳系的行星只需要几个小时,而不是几年。只需要几个星期,而不是几十万年,就能到达当地的恒星系统。

该报告列举了一些有效的物理思想,除了暗能量,还有广义相对论、描述量子“真空能量”存在的卡西米尔效应和有7个额外维度的M理论。它还表明,我们可以利用这些“工具”来发展扭曲驱动,然后绕过爱因斯坦的基本规则,即真空中的任何物体都不能超过光速。

方法是使用大量的暗能量将额外的维度扩展成一个“泡泡”。这个气泡足够大,可以容纳100立方米的宇宙飞船。宇宙飞船前面的时空收缩,后面的时空膨胀,推动“泡泡”和宇宙飞船,就像它们穿越时空通道一样。

这在技术层面上并不需要超光速。然而,报告承认他们的结论只是猜测,可能需要很多年才能完全理解暗能量的本质。然而,在大型强子对撞机取得突破和M理论发展的前提下,人们对暗能量的认识可能会有一个飞跃,从而实现一场技术革命。

冷水理论家

对下一代空间驱动技术的讨论总是让每个人兴奋不已。然而,加州理工学院理论物理学家肖恩·卡罗尔对该报告进行了详细研究,并得出结论:“该报告掩盖了理论物理的细节,因此它们似乎有潜力应用于现实世界,但事实并非如此。”

卡罗尔指出,曲速驱动并不是一个神奇的“飞跃”,而是一个真正的物理学。此外,额外维度理论、卡西米尔效应和暗能量都是真实的。但不幸的是,在我们的有生之年,甚至在未来1000年,利用这些理论来发展超光速飞行技术的可能性为零。

他指出,该报告过于理想化,不可能在短期内成为现实。在曲速场中,宇宙飞船需要利用负能量来缩小前方空间和扩大后方空间,以达到超光速。但是目前,没有人知道负能量是什么,更不用说如何使用它了。半人马座阿尔法星是离太阳系最近的恒星系统,距离太阳系4.367光年,但用一艘100立方米的宇宙飞船几年后就能到达,所需的负能量也是一个天文数字。

即使可以产生负能量,如何以100%的效率捕获、储存和利用它?卡罗尔认为现在谈论曲速驱动的实现是疯狂的。这不是“我们需要更先进的晶体管”的置信水平,而是一个基本上不可行的讨论。

"理论上,我不能排除这种可能性,但我认为这是不可能的."卡罗尔说,随着人们对物理的进一步了解,人们只会更清楚地知道答案:“不,我们做不到。”