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曲速技术:星际旅行利器

  • 来源:星空承载梦想
  • 时间:2023-08-09 08:59:01

根据科学家的研究我们能够知道,地球是太阳系中唯一一颗诞生了生命的星球,在地球上生活着很多生物,有海洋生物、有陆地生物、有两栖生物和微生物等等,人类是地球上最有智慧的生命,从人类诞生以后就一直都在研究和探索世界的奥秘,现在人类已经对地球有了一定的认识和了解,目前人类已经能够走出地球探索宇宙,这说明人类科技发展的速度还是非常快的,当人类走出地球看到宇宙之后,人类的好奇心被宇宙的浩瀚所吸引,人类想要知道宇宙到底有多大?在宇宙中除了地球生命之外,是不是还存在外星生命?带着这些疑问人类走上了探索宇宙的道路。

根据目前人类对宇宙的了解得知,宇宙是一个巨大的星际空间,目前人类能够观察到的宇宙直接达到了930亿光年,而这并不是宇宙的全部范围,宇宙到底有多大?现在科学家还在积极的研究当中,由于宇宙空间太过于辽阔,所以天体和天体之间的距离都是用光年来计算的,比如说距离我们最近的一颗恒星是比邻星,离我们有光年,距离最近的大星系是仙女座星系,它距离我们有452万光年,这意味着人类以光速飞行都无法飞到这些星球,目前人类连太阳系都无法飞出去,曾经在46年前,科学家向太阳系发射了旅行者1号和2号探测器,发射这两个探测器的主要目的就是为了让它们飞出太阳系,探索太阳系之外的奥秘。


(资料图片)

但是这么多年过去了,旅行者1号和2号探测器到现在还没有飞出太阳系,科学家经过研究得出,按照旅行者1号和2号的速度,想要完全飞出太阳系至少需要上万年的时间,对于人类来说,上万年的时间实在是太漫长了,而且这还是借助了引力弹弓效应,旅行者1号探测器由火箭发射升空,其自身速度达到了每秒35公里,之后它通过木星和土星的引力弹弓效应加速到足以逃离太阳系的速度,比如在木星附近逃离太阳系的速度只需要每秒18公里,但是在这里它已经被木星引力弹弓效应加速到了每秒37公里,之后它的飞行速度开始慢慢下降,现在又回到了每秒16公里。

按照旅行者1号探测器的飞行速度,想要飞到比邻星需要120多万年,对于人类来说时间太过于漫长了,为了能够更快的了解宇宙的奥秘,科学家想尽一切办法提升飞船的飞行速度,目前科学家正在积极的研究曲速引擎技术,早在上世纪中叶,一位来自德国的物理学家海姆就提出了曲速概念,他认为利用时空扭曲制造的引力场,就能够实现超光速航行,因为在爱因斯坦的广义相对论中描述过,引力的本质事实上是时空弯曲造成的几何现象,物体的质量越大造成的时空弯曲就越强,这意味着时空能够改变,在科幻电影《星际迷航》中,飞船能够超音速曲速驱动推进最重要的组成部分就是重力场位移流行。

这在电影中被称为“曲速核心”,也就是曲速引擎。这个叫曲速核心的动力装置,通过“二锂晶体”这个虚构物品,控制物质和反物质进行接触,让二者泯灭,物质与反物质泯灭时会转化为巨大的负能量,这个能量来推动飞船前进。看到这里,可能很多人都会产生一个疑问,就是超光速移动会不会改变物体的空间和时间?在电影中,曲速引擎并不是让飞船达到超光速的速度飞行,而是通过扭曲飞船周围的时空,让空间的高度扭曲,在时空中打开了一个通道,飞船在从中飞过,这就相当于在两个区域中,安装了一个传送带,顺着这个传送带就能够达到目的地,在电影中,人类通过曲速技术,在飞船周围添加上了人工制造的时空气泡——翘曲气泡。

当飞船用超音速航行时,这些“气泡”就可以保护这些飞船能够正常地在这个维度航行——由爱因斯坦的相对论可知,光速保持不变, 一个物体越接近光速,它的空间和时间就必须做出相应的调整。 这些正常时空的“气泡”,恰巧就是用来稳定飞船本身时间和空间维度的东西,让飞船能够在进行超音速飞行的时候,不会改变它的时空维度,保持在飞船起步前的时空。而现实中的曲速引擎可能和电影中的不一样,它其实就是一种反物质驱动,是人类利用时空的扭曲,将人类想要抵达的起点和终点不断的拉近,在两地之间的空间会被强行收缩,这时候我们从起点到达终点,从主观上来说就会变得很近,曲速引擎和我们平时所熟知的汽车引擎不同。

它是一种能够将飞船周围的空气扭曲,让飞船前方的空间被压缩,后方的空间被膨胀,而宇宙飞船自身包裹着一层不受引擎影响的保护泡,这样能够保证飞船不会被扭曲,由于飞船前后形成了巨大的空间差,会产生非常强大的引力场,这就相当于飞船本身并没有产生动力,而是扭曲了周围的空间,这些空间也因为被扭曲了才会流过飞船本身,这样看的话,飞船的运行速度就算是超过了光速,飞船本身并没有花费很多的动能,而是飞船周围的空间不大的收缩和膨胀,简单来说就是曲速引擎的飞船在飞行过程中,构建了一个快速的通道,飞船在被压缩和膨胀的空间中穿梭,而且这不违反爱因斯坦的理论。

不过科学家认为,空间不可能被无限制的扭曲,所以空间被扭曲到的时候,就是曲速飞行最快的速度,这个速度能够达到光速的2140倍,这个速度对于人类来说已经非常快了,按照这个速度来飞行,我们很快就能够飞出太阳系,但是想要实现曲速引擎并不是一件容易的事情,飞船需要有足够的动力,这样才能够将时空扭曲,虽然听上去觉得很容易,但是实际操作起来还是很困难的,不过让科学家感到兴奋的是,美国科学家曾经在研究期间发现了世界上第一个纳米级翘曲气泡,这对人类研究曲速引擎来说是有很大的帮助,未来随着人类科技的进步,说不定我们真的能够实现曲速引擎。

从目前的人类科技来看,想要真正的实现曲速引擎还是一件非常困难的事情,我们需要找到一种方法来创造和维持一个稳定的曲速泡,而这需要大量的负能量,负能量是一种在理论物理中提出的概念,它的存在到现在还没有被证实,根据科学家的研究得出,在宇宙大爆炸之后,宇宙中不可能只出现了正能量,一定还存在负能量,而且根据能量守恒定律,负能量和正能量应该是两者相等的,不过科学家通过研究发现,如果正能量和负能量相遇,就会发生湮灭反应,导致宇宙消失,所以从原则上来说,宇宙中的正能量要比负能量多,上世纪50年代末,就有科学家提出了负能量的存在,然而,一直到今天,科学家们也没有完全确认负能量的存在,在地球和地球周围,也都没有发现和负能量有关的特殊物质,然而,在一些实验中,却侧面表明了负能量存在的可能。

即便人类能够找到负能量,想要扭曲时空也是比较困难的,扭曲时空的理论基础是爱因斯坦广义相对论,相对论认为时空是一个统一的实体,被质量和能量影响,质量和能量的存在导致时空扭曲,形成了一种非欧几何结构,这种弯曲不仅仅影响物体的运动轨迹,还能够影响时间的流逝和传播,爱因斯坦提出的著名公式E=mc²表明,质量和能量是等价的,它们都会产生引力效应。质量和能量的集中会形成引力场,引力场会使周围的时空产生弯曲,物体会沿着曲线运动。这可以类比为在弹性布面上放置重物,使布面产生凹陷,其他物体会沿着凹陷的路径移动。

引力的作用是时空扭曲的结构,不是通过远距离的相互作用力来实现,爱因斯坦的理论和牛顿的理论是完全不同的,牛顿认为,引力是一种超距作用力,它不受时间和空间的影响,能够瞬间完全,如果我们的太阳突然消失,那么引力也会突然消失,但是爱因斯坦认为,引力只是时空弯曲的一种表象,它是以光速传播的,地球之所以会围绕太阳转动,是因为太阳的质量太大,造成了周围时空的弯曲,而地球沿着弯曲的时空路径运动,根据广义相对论,质量和能量会塑造周围的时空,并且导致物体沿着这种变形的路径运动,这种变形的效应被称为是时空扭曲或者引力弯曲。

目前科学家发现,宇宙中能够使空间极端扭曲的天体是黑洞,黑洞也是一种天体,从本质上来说,它和地球、太阳没有太大的区别,我们地球的引力也能够使月球围绕地球转动,太阳可以是的地球和其他行星围绕它转动,而黑洞只不过是比太阳引力更大而已,黑洞的引力能够强大到将周围的空间扭曲,物质中光都难以逃离黑洞的引力,光是一种没有静止质量的物质,每秒的飞行速度能够达到30公里,光线在到达黑洞的视界边缘时,就只能够向黑洞内部前进,因为黑洞的引力不会再让它向外发射,黑洞中的物质被认为集中于奇点,那也是黑洞极其周围的引力中心。

所以进入黑洞之后,所有的物质都会趋向于奇点,目前科学家还在积极的研究黑洞的奥秘,由于黑洞内部我们无法观测到,所以科学家也只能够猜测,未来随着人类科技的进步, 说不定我们能够解开黑洞内部的奥秘,除了曲速引擎之外,科学家还想到了其它超越光速的办法,比如说虫洞穿梭、量子纠缠等等,其中量子纠缠已经被科学家证实了,量子纠缠是一种奇怪的量子力学现象,它指的是处于纠缠状态的两个量子,不论相隔多远的距离,都会存在一种关联,其中一个量子状态发生了改变,另一个量子的状态也会瞬间发生相应的改变,这种现象能够无视空间的限制。

其实量子纠缠就类似于心灵感应,可能很多人都听说过一些双胞胎之间存在心灵感应,当两个人存在不同的城市中,其中一个人受了伤,另一个人也能够感应到,有很多科学家认为,心灵感应就是一种量子纠缠现象,著名的物理学家爱因斯坦第一次知道量子纠缠之后,都觉得不可思议,爱因斯坦将其称为“鬼魅般的超距作用”,认为它是错误的,量子纠缠的可怕之处在于它能够无视距离,如果说我们将配对好的一个粒子放在火星上,另一个粒子放在地球上,只要我们影响地球上的粒子,那么火星上面的粒子也能够受到影响,而这个影响的速度是瞬间完成的。

在去年的10月4日,2022年诺贝尔物理学奖颁发给了法国科学家阿兰.阿斯佩、美国科学家约翰.克劳泽和奥地利科学家安东.蔡林格,以表彰他们在纠缠光子实验、验证贝尔不等式和开创量子信息方面所做出的贡献,未来随着人类科技的发展如果人类能够将量子纠缠技术运用到现实中来,那么人类实现超光速飞行就非常简单了,不过目前人类还在研究阶段,小编认为,人类作为地球上最有智慧的生命,能够在短短几千年内走出地球探索宇宙,这说明人类科技发展的速度很快,未来人类或许能够解开这些奥秘,对此,大家有什么想说的吗?

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