曲率驱动痕迹 物理学家称曲率驱动或可实现10倍光速飞行

2019-03-29 - 曲率驱动

一个环状结构可以驱动一个足球形状的飞船,使其达到大大超越光速的速度值。这一概念最初是由墨西哥物理学家明戈·阿尔库贝利在1994年提出来的

新浪科技讯 北京时间9月19日消息,据国外媒体报道,借助曲率驱动实现超光速的飞行,这是一种由于科幻电影《星际迷航》而变得流行一时的概念。现在,科学家们认为这一技术可能并非如原先想象的那么难以实现。

曲率驱动痕迹 物理学家称曲率驱动或可实现10倍光速飞行
曲率驱动痕迹 物理学家称曲率驱动或可实现10倍光速飞行

所谓曲率驱动的概念就是指通过对时空本身的改造来驱动飞船,利用物理学定律中的漏洞来打破光速不可超越的限制。1994年墨西哥物理学家明戈·阿尔库贝利(Miguel Alcubierre)首次提出了现实生活中曲率驱动的概念。然而后续进行的计算显示这样一种装置将需要无法达到的极高能量才能实现。

曲率驱动痕迹 物理学家称曲率驱动或可实现10倍光速飞行
曲率驱动痕迹 物理学家称曲率驱动或可实现10倍光速飞行

现在,物理学家们表示,原先的曲率驱动模式可以进行改造,从而让它可以用比原先计算少得多的能量条件下实现运行,这一想法将有希望让这种科幻产物成为真正的现实。

“这让人看到曙光。”在周五(9月14日)于美国宇航局约翰逊空间飞行中心举办的星际飞船100周年研讨会上,该局科学家哈罗德·怀特(" Harold "Sonny" White)这样说道。这一研讨会的举办旨在探讨未来星际航行将会遇到的挑战。

曲率驱动痕迹 物理学家称曲率驱动或可实现10倍光速飞行
曲率驱动痕迹 物理学家称曲率驱动或可实现10倍光速飞行

时空的扭曲

阿尔库贝利设计的最早期的曲率驱动概念包括一个足球形状的飞船,其周围是一圈大型的环状结构。这一环状结构设想是用某种奇异的物质建造的,它可以让时空在围绕飞船的四周发生弯曲,从而在其面前形成一个缩小版的空间,以及在其后方膨胀了的空间。与此同时,飞船本身将停留在由平滑时空组成的“气泡”内,这里的时空曲率不受影响。

曲率驱动痕迹 物理学家称曲率驱动或可实现10倍光速飞行

理查德·奥伯塞(Richard Obousy)是伊卡鲁斯星际航行协会(Icarus Interstellar)的主席,这是一个由科学家和工程师们组成的非盈利协会,致力于实现星际航行。他说:“宇宙中的一切都受到光速极限的限制。但是真正酷的东西是时空,也就是空间的网格,它并不受光速极限的限制。”这样一来,飞船理论上便可以实现以10倍光速飞行,而不会打破宇宙光速极限的限制。

然而科学家们立即发现了问题,那就是,他们发现要想实现这种曲率驱动飞行将需要耗费极大的能量,其能量需求几乎相当于将整个木星质量按照爱因斯坦质能方程全部转化之后所得到的能量。

但是最近,哈罗德·怀特开始考虑,如果将围绕飞船的那个环状结构从原先设计中的扁平状改为甜甜圈那样的“圆筒形”,会发生什么情况?计算的结果显示这样一个装置的驱动所需能量仅相当于美国宇航局在1977年发射的旅行者飞船那样的质量按照质能方程转化得到的能量值。

另外,怀特还发现如果空间弯曲的强度可以随时间发生起伏变化,那么实现这一装置所需的能能将进一步减少。怀特告诉美国太空网表示:“我今天所介绍的这一发现将这一概念从虚幻变为可行,它值得进行进一步的投资。”他说:“借助气泡强度的震荡起伏实现所需能量的减少将会是一项有趣的预测,我们很期待能在实验室中观察到它。”

实验室测试

怀特和他的同事们现在已经开始在实验室里实验他们的小型曲率驱动装置了。他们在约翰逊空间飞行中心建立了一套被称作“怀特-朱迪曲率场干涉仪”的装置。简单地说基本就是使用一束激光来出发时空在微观尺度上的扭曲。

怀特表示:“我们想看看能否在桌面实验中实现一个非常微小的成功案例,那就是在1000万分之一的尺度上形成一个极微小的时空扰动。”当将他的实验和真正意义上的曲率驱动相比时,怀特将自己的实验评价为“粗陋不堪”,但是他仍然认为这代表迈出了令人兴奋的第一步。

其他科学家对此也持有开放性的态度,他们表示,如果人类真的想认真考虑星际航行的可能性,那么就必须考虑哪怕现在看起来是最离奇的想法,比如曲率驱动。奥伯塞表示:“如果人类真的想最终变为星际文明,那么我们就必须适当地让我们的思维跳出框框,我们必须大胆一些。”(晨风)

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