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物理学家称曲率驱动或可实现10倍光速飞行

科普小知识2022-06-17 11:12:27
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一个环形结构可以驱动一个足球形状的宇宙飞船达到一个大大超过光速的速度值。这个概念是由墨西哥物理学家明戈·阿尔库·贝利在1994年首次提出的

北京时间9月19日,据国外媒体报道,超光速飞行是由曲率驱动的,这一概念因科幻电影《星际迷航》而流行了一段时间。现在,科学家认为这项技术可能不像最初认为的那么困难。

所谓曲率驱动的概念是指时空本身的转换,以驱动航天器,并打破光速的极限,这是利用物理定律的漏洞无法超越的。1994年,墨西哥物理学家米格尔·阿尔库·贝利在现实生活中首次提出曲率驱动的概念。然而,随后的计算表明,这种装置需要极高的能量,这是无法实现的。

现在,物理学家说,原始的曲率驱动模式可以被修改,这样它就可以用比原始计算少得多的能量运行。这个想法有望让这个科幻产品成为现实。

"这让人们瞥见了黎明。"这是美国宇航局科学家哈罗德“桑尼”怀特在周五(9月14日)美国宇航局约翰逊航天中心100周年纪念研讨会上说的。这个研讨会的目的是讨论星际旅行在未来将会遇到的挑战。

时空扭曲

由阿尔库·贝利设计的最早的曲率驱动概念包括一个被大环形结构包围的足球形状的宇宙飞船。这种环形结构被认为是由某种奇怪的物质构成的,它可以弯曲宇宙飞船周围的时空,从而在它前面形成一个缩小的空间,在它后面形成一个扩大的空间。与此同时,飞船本身将停留在一个由平滑的时间和空间组成的“气泡”中,这里的时空曲率将不受影响。

理查德·奥博西是伊卡洛斯星际导航协会的主席,这是一个致力于实现星际导航的非营利性科学家和工程师协会。他说:“宇宙中的一切都受到光速的限制。但真正酷的是时空,也就是不受光速限制的空间网格。”这样,理论上飞船可以以10倍光速飞行,而不会突破宇宙中光速的极限。

然而,科学家们立即发现了这个问题,也就是说,他们发现要实现这种曲率驱动的飞行需要大量的能量,而且它的能量需求几乎相当于根据爱因斯坦的质量能量方程转换木星的整个质量后获得的能量。

但是最近,哈罗德·怀特开始思考如果宇宙飞船周围的环形结构从最初设计的扁平形状变成像甜甜圈一样的“圆柱形”会发生什么。计算结果表明,驱动这种装置所需的能量仅相当于根据美国航天局1977年发射的旅行者号航天器的质量由质量能量方程转换的能量值。此外,怀特还发现,如果空间弯曲的强度可以随时间波动,实现这种装置所需的能量可以进一步减少。怀特告诉美国太空网:“我今天介绍的发现已经把这个概念从幻想变成了现实,值得进一步投资。”他说:“减少气泡强度波动所需的能量将是一个有趣的预测,我们期待在实验室看到它。”

实验室测试

怀特和他的同事现在已经开始在实验室里试验他们的小曲率驱动器。他们在约翰逊航天中心建立了一个名为“白朱迪曲率场干涉仪”的装置。简而言之,它基本上是用激光束在微观尺度上开始时空扭曲。

怀特说:“我们想看看我们能否在桌面实验中取得非常小的成功,也就是说,形成一个非常小的时空扰动,其规模为万分之一。”当将他的实验与真正意义上的曲率驱动进行比较时,怀特认为他的实验“粗糙”,但他仍然认为这是令人兴奋的第一步。

其他科学家对此也持开放态度。他们说,如果人类真的想认真考虑星际旅行的可能性,他们现在必须考虑甚至是最奇异的想法,比如曲率驱动。奥伯塞说:“如果人类真的想最终成为星际文明,那么我们必须让我们的思维适当地跳出框框。我们必须勇敢。”

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