科学家们提出了物理上可行的曲速引擎的第一个模型
发布日期:2021-03-04 14:59:33编辑:音乐人
曲速引擎可以让我们以比光速还快的速度穿越广阔的宇宙空间,这个想法一直让科学家和科幻迷们痴迷。虽然,我们离跨越任何宇宙速度限制还有很长的路要走,但这并不意味着我们永远不会驾驭扭曲时空的波。
现在,一群物理学家根据上世纪90年代提出的一个概念,提出了物理曲速引擎的第一个方案。而且,他们认为该引擎不会违反任何物理定律。
从理论上讲,曲速引擎会弯曲和改变时空的形状,以夸大时间和距离的差异,在某些情况下,旅行者可能会以比光速更快的速度跨越距离。
25年前,墨西哥理论物理学家米格尔·阿尔库贝利(Miguel Alcubierre)概述了其中一种情况。他在1994年提出的想法是,一艘由“阿尔库贝利驱动器”驱动的宇宙飞船能够实现这种超光速的飞行。问题是,它需要在一个地方产生大量的负能量,而根据现有的物理学,这是不可能的。
但最新的研究发现,这种方法有一个变通的方案。根据纽约独立研究小组应用物理学的研究人员的说法,抛弃负能量的幻想,仍然可以制造曲速引擎,尽管速度可能比我们希望的要慢一些。
来自瑞典隆德大学的天体物理学家阿列克谢·博布里克(Alexey Bobrick)说:“我们的研究方向与NASA和其他研究方向不同,我们的研究表明,广义相对论中实际上还有其他几种类型的曲速引擎。特别值得一提的是,我们已经制定了新的曲速驱动解决方案,这些方案不需要负能量,因此成为真正的物理解决方案。”
那么,为什么负能量这么重要?
对负能量的需求通过允许空间以比光更快的速度膨胀和收缩,同时在宇宙速度的限制下使一切都在其弯曲范围内,从而绕过了一些超光速旅行的广义相对论问题。
不幸的是,它本身也带来了更多的问题 —— 主要是我们需要的负能量只存在于量子尺度的波动中。除非我们能找到一种方法来收集太阳大小的物质,否则,这种引擎是不可能的。
实际上,新的研究是围绕着这个问题展开的 —— 根据这篇论文,不需要负能量,但需要一个强大的引力场。重力会使时空弯曲,从而使时空在曲速引擎内外的时间流逝会有显著的不同。
不过,物理上可行并不代表现在就可以实现。要在时空上产生明显的引力效应,所需的质量至少要和行星一样大,此外,还有很多问题需要回答。
研究人员告诉我们:“如果我们把整个地球的质量压缩成一个10米大小的壳层,那么对它内部时间速率的修正还是非常小的,一年中大约多出一个小时。”
研究中另一个有趣的发现是关于曲速引擎的形状:更宽、更高的容器比又长又细的容器需要更少的能量。想象一下,一个盘子被竖直地举起,扔在墙上,你就有了一个最佳的曲速引擎形状的想法。
尽管,到遥远的恒星和行星旅行的现实还有很长的路要走,但这项新的研究是越来越多研究中的最新补充,这些研究均表明,曲速引擎的原理在科学上是合理的。
当然,研究人员也承认,他们仍然不确定如何准确地将他们在论文中描述的技术组合在一起,但至少现在有更多的数字积累起来。他们相信,在遥远的未来,曲速推进将成为现实。