科學(xué)家提出新理論:犧牲木星實(shí)現(xiàn)超光速飛行
來源:網(wǎng)絡(luò) 2009-06-26 15:41:12
物理學(xué)家認(rèn)為,超光速飛行可能在理論上是可行的,但實(shí)際情況卻未必如此。美國(guó)兩名物理學(xué)家認(rèn)為,他們已經(jīng)找到如何在不違背物理學(xué)定律情況下實(shí)現(xiàn)超光速飛行的途徑。但壞消息是,我們可能不得不犧牲木星以體驗(yàn)這種超級(jí)飛行。
試圖打造現(xiàn)實(shí)版《星際迷航》
貝勒大學(xué)物理學(xué)副教授杰拉爾德·克利文(Gerald Cleaver)及其博士后研究員理查德·奧伯塞(Richard Obousy),將物理學(xué)一些最難于捉摸的領(lǐng)域結(jié)合在一起——其中包括弦理論以及廣義相對(duì)論——制定了一項(xiàng)雄心勃勃的計(jì)劃,試圖讓《星際迷航》中展現(xiàn)的曲速飛行成為現(xiàn)實(shí)向前邁進(jìn)一步。毫無疑問,克利文和奧伯塞的夢(mèng)想成為現(xiàn)實(shí)的可能性微乎其微。
《星際迷航》系列影片的創(chuàng)作者永遠(yuǎn)也無法解釋,“進(jìn)取”號(hào)飛船如何以超過光速的速度在宇宙中穿行。如果人類希望探索銀河系的“后院”,打造超光速飛船是必須要取得的一項(xiàng)小小的成就,更不用說入主宇宙的遙遠(yuǎn)區(qū)域了。
唯一的問題是,艾伯特·愛因斯坦(Albert Einstein)曾經(jīng)指出,超光速飛行是不可能實(shí)現(xiàn)的?死脑诮邮懿稍L時(shí)表示:“物體擁有質(zhì)量,無法以光速移動(dòng)。根據(jù)愛因斯坦的著名方程式,隨著移動(dòng)速度越來越快,物體的質(zhì)量也會(huì)不斷增加。隨著移動(dòng)速度接近光速,物體質(zhì)量將變得無窮大。換句話說,一;覊m以光速飛行時(shí)將擁有無窮大的質(zhì)量,此時(shí)此刻,需要借助無窮大的能量才能讓這粒灰塵以接近光速的速度移動(dòng)。也就是說,我們最好將人類從“進(jìn)取”號(hào)恒星飛船的乘客名單中刪除。
星際航行需借助“曲速泡”
克利文和奧伯塞對(duì)1994年首先由墨西哥物理學(xué)家邁克爾·埃爾庫(kù)比爾(Michael Alcubierre)提出的一項(xiàng)理論進(jìn)行了擴(kuò)展。他們表示,光速還不算特別快。埃爾庫(kù)比爾指出,我們不必考慮曲速飛行,星際航行真正需要的是打造一個(gè)“曲速泡”。根據(jù)埃爾庫(kù)比爾的理論,質(zhì)量可能受限于愛因斯坦提出的計(jì)算公式,但在太空環(huán)境下未必會(huì)受到這種限制。
貝勒大學(xué)的兩名研究員認(rèn)為,讓飛行器——例如“進(jìn)取”號(hào)后方的空間膨脹同時(shí)壓縮前方的空間是可能辦到的,最終形成一個(gè)能夠以遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過光速的速度穿過愛因斯坦所說的時(shí)空結(jié)構(gòu)的氣泡。曲速泡內(nèi)部的“進(jìn)取”號(hào)會(huì)隨著曲速泡在太空中穿行高速前進(jìn),而飛船本身則保持靜止不動(dòng),因此避開了愛因斯坦提出的問題?死脑诩永D醽喼(美國(guó)的沖浪中心)理工學(xué)院獲得博士學(xué)位,他非常喜歡用“沖浪”來形容這種超光速飛行。
如何打造這樣一個(gè)泡泡?由于這個(gè)問題,整件事情變得復(fù)雜起來。宇宙包括一切類型擁有質(zhì)量的物體并且一直以超過光速的速度膨脹?死谋硎荆陨鲜兰o(jì)70年代以來,我們便已知道這一點(diǎn)。在大爆炸后的一瞬間,宇宙便在一個(gè)非常短暫的時(shí)間內(nèi)開始以超光速向外擴(kuò)張。
根據(jù)弦理論(在探索有關(guān)世上萬物的一項(xiàng)可靠理論的物理學(xué)家中間非常流行),在誕生后的第一秒,宇宙的體積從一個(gè)原子的核子的1.0 ×10-21大小膨脹成大約一個(gè)籃球。 “在此過程中,太空本身也正以超光速擴(kuò)張。 ”
復(fù)制最初幾秒的宇宙
在加州理工學(xué)院,克利文曾在傳奇人物、弦理論領(lǐng)域領(lǐng)導(dǎo)者約翰·施瓦茲(John Schwartz)的教導(dǎo)下攻讀學(xué)業(yè)。根據(jù)他的假設(shè),利用正負(fù)暗能量部分復(fù)制最初幾秒的宇宙是可能做到的,暗能量據(jù)信是宇宙擴(kuò)張背后的驅(qū)動(dòng)力。
具體做法是,將正能量置于“進(jìn)取”號(hào)之后,將負(fù)能量置于前方,在兩種能量共同作用下,飛船便能夠以曲速飛行。克利文說:“飛船前方的空間以超光速萎縮,后方空間則以超光速膨脹,推動(dòng)曲速泡以及內(nèi)部的飛船,整個(gè)過程就像沖浪一樣。 ”
如何才能做到這一點(diǎn)呢?雖然還不能給出準(zhǔn)確答案,但貝勒大學(xué)的兩位研究員提出的理論認(rèn)為,只要擁有足夠能量,便有可能改變11次元空間。 11次元空間是弦理論的關(guān)鍵組成部分,弦理論認(rèn)為維度的數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過我們?cè)诘厍蛏峡吹降?個(gè)。
將木星變成能量?
克利文表示,借助于足夠的能量,“進(jìn)取”號(hào)前后的時(shí)空維度至少可以讓曲速泡踏上征程。他說:“所需要的初始能量可以與整顆木星的質(zhì)量相提并論。如果能夠?qū)⒛拘寝D(zhuǎn)換成能量,曲速泡便可進(jìn)行發(fā)射。 ”
根據(jù)弦理論,為了穩(wěn)定負(fù)責(zé)保持曲速泡朝數(shù)量無限多的其它宇宙前行的系統(tǒng),飛船可能需要更多能量。 (其它宇宙發(fā)出的光線仍需很久才能到達(dá)地球,因此并未被我們觀察到。 )克利文承認(rèn),他并不希望看到這種事情發(fā)生。 “根據(jù)弦理論,埃爾庫(kù)比爾效應(yīng)可以成為現(xiàn)實(shí),這僅僅是在理論上對(duì)埃爾庫(kù)比爾效應(yīng)如何成為現(xiàn)實(shí)進(jìn)行討論。”
值得關(guān)注的是,克利文和奧伯塞還有更多問題需要面對(duì)。對(duì)于弦理論應(yīng)否被視為一項(xiàng)受人尊重的科學(xué),科學(xué)家一直存在爭(zhēng)議。很多科學(xué)家認(rèn)為,弦理論無法加以證明或者反駁,因此不能被視為一項(xiàng)科學(xué)。其他科學(xué)家則寄希望于未來一些造價(jià)異常昂貴的機(jī)器,認(rèn)為它們可能擔(dān)負(fù)起證明或者駁斥這一理論的使命。
退一步講,如果“進(jìn)取”號(hào)飛船一直在非常稀薄的空氣中航行,即使能夠以接近光速的速度飛行,它也需要4年多時(shí)間才能抵達(dá)太陽系外距離我們最近的恒星,而造訪旗下行星存在生命的數(shù)量眾多的恒星則需要數(shù)百年之久。
我們必須意識(shí)到,《星際迷航》畢竟只是一部電影,所呈現(xiàn)的東西并沒有必要建立在事實(shí)基礎(chǔ)之上。除此之外,我們還要面對(duì)一個(gè)不可回避的問題,即究竟有多少木星可以讓我們來犧牲?
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