太空旅行一直是许多人的梦想,地球上百分九十的人都希望有一天真正奔向那片蓝色的天空之上,奔向那些闪闪发光的光点。但是现实告诉我们,地球和最近的恒星之间有一个巨大的不可逾越的鸿沟,那就是距离,除非我们能找到一种快速旅行的方式,那么人类的星际旅行梦想才可能有一天会实现。不过有消息称,这一天可能马上就会到来,那就是世界首富埃隆·马斯克刚刚透露的曲速星际飞船!今天我们就来讲讲马斯克所说的曲速飞船到底是什么?它能跑多快?最关键的是它真的能够实现吗?
我们知道夜空中那些看到的微小光点其实是一些非常巨大的恒星,只是因为距离实在太远了。但是由于它们非常明亮,所以我们才能看到它们。在这些恒星中,离地球最近的三颗恒星位于半人马座阿尔法三星系统中,距离地球约4.37光年,而半人马座近邻距离我们大约4.24光年,一光年大约相当于9.46万亿公里。除此之外还有一颗巴纳德星,这是一颗红矮星,离我们大约六光年远。
地球上可见的最远的恒星是一颗名为艾伦德尔的恒星,这颗恒星位于129亿光年之外,不过这颗恒星在宇宙中只存活了100万年,在宇宙的尺度上就是一瞬间的事。从它诞生的那时起,光一直在向我们传播,现在我们才看到了它的光,不过它很久以前就死了。这就是太空距离,这是一个巨大的挑战。任何地方的探索都是如此遥远,甚至是我们太阳系中的一个位置都非常遥远,比如火星。
埃隆·马斯克的梦想就是开拓火星,但这意味着他必须找到一种方法,能够短时间内完成5500万公里的旅行,才能到达这个红色行星,而这仅仅是地球和火星之间最短的距离,如果想要随时能够完成地球火星两站旅程的宇宙飞船,则必须保证能够完成最远距离4亿公里的旅程。
以最近距离来说,马斯克的太空机器探险者也需要花费大约五个月的时间才能到达火星,除非马斯克能找到更快的方法在太空中旅行的方式,否则我们仍将受限于我们能探索的距离,除了距离, 燃料也是一个巨大的问题。
例如,对于目前的星际飞船来说,几乎不可能携带足够的燃料到达任何一颗恒星,即使是最近的一颗也做不到。但如果我们能以更快的速度旅行呢?比如光速,那么一切都变得更容易。光在太空中的传播速度是最快的,每秒30万公里,一年可以跑9.46万亿公里。所以很长的星际距离是以光年为单位测量。这意味着我们可以在大约4.24年内到达半人马座近邻,不过对于人类来说,即便是4年,还是太久了。
换个思路,我们的目标只要在太阳系内那就可以节省很多时间。比如月球只要一秒多,火星也只需要3分钟就可以抵达。那么以光速旅行真的可能实现吗?这就要说到马斯克所说的曲速驱动引擎,不过在了解这个概念之前,许多人不知道以光速旅行会产生什么后果。
第一件事是你对时间的感知会发生变化,比如你可能需要三年才能到达你选择的行星,对于正在光速旅行的你,地球上的时间会移动得更快一点。这个时间差被称为时间膨胀,这是一个太空旅行的事实,这是阿尔伯特·爱因斯坦相对论的一部分。如果你把你的双胞胎留在地球上,他们会比你老得更快。然而,这种时间差异将取决于飞船的速度,包括它加速和减速,而时间膨胀同样取决于重力以及与行星引力的距离。
除此之外,太空并不完全是空的,你需要某种防护物,以防自由运行的粒子伤害你和你的航天器,因为它们也可以以光速飞行。除此之外,你的视野也会发生巨大的变化,世界会通过你面前的隧道形窗口呈现在你的飞船上,前面的星星会呈现蓝色,后面的星星会呈现红色,这是因为你前面的星星发出的光波会聚集在一起,使物体呈现蓝色,或者你后面的星星发出的光波会分散开来,呈现红色,在一定的速度后,你只会看到黑色,因为如果你已经以光速旅行,那么进入你眼睛的光的波长将超出可见光谱。
那么马斯克的曲速星际飞船要怎么实现呢?我们知道,物理学家目前对时空的理解来自阿尔伯特·爱因斯坦的广义相对论,广义相对论认为空间和时间是相互关联的,广义相对论还描述了质量和能量如何扭曲时空,比如恒星和黑洞,它们围绕着时空弯曲。这种曲率就是你所感觉到的重力。物理学家证明,根据广义相对论定律,压缩宇宙飞船前面的时空,同时扩展宇宙飞船后面的时空,在数学上是可能的。
许多人可能不理解这个概念 ,我举个例子,你们可以想象一下,两点之间的距离是10米,如果你站在a点,每秒可以移动1米,那么到达b点需要10秒。但假设你可以以某种方式压缩a点和b点之间的空间,使间隔现在只有1米,然后以每秒1米的最大速度在时空中移动。理论上,你可以在大约1秒钟内到达b点。这种方法并不违背相对论定律,因为你在你周围的空间中移动的速度不超过光速。而曲速星际飞船就是可以通过在宇宙飞船周围创建一个扁平的时空气泡,并围绕该气泡弯曲时空来缩短距离,从而产生扭曲驱动所需要的负能量。
不过前提是使用大量的质量来制造粒子和反粒子之间的不平衡,从而能够使用这种负能量来产生时空泡泡,但要让扭曲驱动产生足够的负能量,你需要大量的物质。科学家估计,一个带有100米泡泡的扭曲驱动需要整个可见宇宙的质量,这显然是不切实际的。还有一些科学家提出以某种方式修改气泡内的时空,从而消除使用负能量的需要,但是这种解决方案不会产生比光速更快的曲率引擎。显然,达到甚至超过光速的曲率引擎即便是在理论中都有点勉强,更何况现实中,马斯克的这项计划人类的有生之年估计很难看到了,但是在宇宙中,一切皆有可能,你认为人类能够制造出这种引擎吗?欢迎留下你的看法!
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