挑戰物理定律!馬斯克曲率星際飛船有可能實現光速旅行嗎?

太空旅行一直是許多人的夢想,地球上百分九十的人都希望有一天真正奔向那片藍色的天空之上,奔向那些閃閃發光的光點。但是現實告訴我們,地球和最近的恒星之間有一個巨大的不可逾越的鴻溝,那就是距離,除非我們能找到一種快速旅行的方式,那麼人類的星際旅行夢想才可能有一天會實現。

不過有消息稱,這一天可能馬上就會到來,那就是世界首富埃隆·馬斯克剛剛透露的曲速星際飛船!今天我們就來講講馬斯克所說的曲速飛船到底是什麼?它能跑多快?最關鍵的是它真的能夠實現嗎?

我們知道夜空中那些看到的微小光點其實是一些非常巨大的恒星,只是因為距離實在太遠了。但是由于它們非常明亮,所以我們才能看到它們。

在這些恒星中,離地球最近的三顆恒星位于半人馬座阿爾法三星系統中,距離地球約4.37光年,而半人馬座近鄰距離我們大約4.24光年,一光年大約相當于9.46萬億公里。除此之外還有一顆巴納德星,這是一顆紅矮星,離我們大約六光年遠。

地球上可見的最遠的恒星是一顆名為艾倫德爾的恒星,這顆恒星位于129億光年之外,不過這顆恒星在宇宙中只存活了100萬年,在宇宙的尺度上就是一瞬間的事。

從它誕生的那時起,光一直在向我們傳播,現在我們才看到了它的光,不過它很久以前就死了。這就是太空距離,這是一個巨大的挑戰。任何地方的探索都是如此遙遠,甚至是我們太陽系中的一個位置都非常遙遠,比如火星。

埃隆·馬斯克的夢想就是開拓火星,但這意味著他必須找到一種方法,能夠短時間內完成5500萬公里的旅行,才能到達這個紅色行星,而這僅僅是地球和火星之間最短的距離,如果想要隨時能夠完成地球火星兩站旅程的宇宙飛船,則必須保證能夠完成最遠距離4億公里的旅程。

以最近距離來說,馬斯克的太空機器探險者也需要花費大約五個月的時間才能到達火星,除非馬斯克能找到更快的方法在太空中旅行的方式,否則我們仍將受限于我們能探索的距離,除了距離, 燃料也是一個巨大的問題。

例如,對于目前的星際飛船來說,幾乎不可能攜帶足夠的燃料到達任何一顆恒星,即使是最近的一顆也做不到。但如果我們能以更快的速度旅行呢?比如光速,那麼一切都變得更容易。

光在太空中的傳播速度是最快的,每秒30萬公里,一年可以跑9.46萬億公里。所以很長的星際距離是以光年為單位測量。這意味著我們可以在大約4.24年內到達半人馬座近鄰,不過對于人類來說,即便是4年,還是太久了。

換個思路,我們的目標只要在太陽系內那就可以節省很多時間。比如月球只要一秒多,火星也只需要3分鐘就可以抵達。那麼以光速旅行真的可能實現嗎?這就要說到馬斯克所說的曲速驅動引擎,不過在了解這個概念之前,許多人不知道以光速旅行會產生什麼后果。

第一件事是你對時間的感知會發生變化,比如你可能需要三年才能到達你選擇的行星,對于正在光速旅行的你,地球上的時間會移動得更快一點。這個時間差被稱為時間膨脹,這是一個太空旅行的事實,這是阿爾伯特·愛因斯坦相對論的一部分。如果你把你的雙胞胎留在地球上,他們會比你老得更快。然而,這種時間差異將取決于飛船的速度,包括它加速和減速,而時間膨脹同樣取決于重力以及與行星引力的距離。

除此之外,太空并不完全是空的,你需要某種防護物,以防自由運行的粒子傷害你和你的航天器,因為它們也可以以光速飛行。除此之外,你的視野也會發生巨大的變化,世界會通過你面前的隧道形窗口呈現在你的飛船上,前面的星星會呈現藍色,后面的星星會呈現紅色,這是因為你前面的星星發出的光波會聚集在一起,使物體呈現藍色,或者你后面的星星發出的光波會分散開來,呈現紅色,在一定的速度后,你只會看到黑色,因為如果你已經以光速旅行,那麼進入你眼睛的光的波長將超出可見光譜。

那麼馬斯克的曲速星際飛船要怎麼實現呢?我們知道,物理學家目前對時空的理解來自阿爾伯特·愛因斯坦的廣義相對論,廣義相對論認為空間和時間是相互關聯的,廣義相對論還描述了質量和能量如何扭曲時空,比如恒星和黑洞,它們圍繞著時空彎曲。這種曲率就是你所感覺到的重力。物理學家證明,根據廣義相對論定律,壓縮宇宙飛船前面的時空,同時擴展宇宙飛船后面的時空,在數學上是可能的。

許多人可能不理解這個概念 ,我舉個例子,你們可以想象一下,兩點之間的距離是10米,如果你站在a點,每秒可以移動1米,那麼到達b點需要10秒。但假設你可以以某種方式壓縮a點和b點之間的空間,使間隔現在只有1米,然后以每秒1米的最大速度在時空中移動。理論上,你可以在大約1秒鐘內到達b點。這種方法并不違背相對論定律,因為你在你周圍的空間中移動的速度不超過光速。而曲速星際飛船就是可以通過在宇宙飛船周圍創建一個扁平的時空氣泡,并圍繞該氣泡彎曲時空來縮短距離,從而產生扭曲驅動所需要的負能量。

不過前提是使用大量的質量來制造粒子和反粒子之間的不平衡,從而能夠使用這種負能量來產生時空泡泡,但要讓扭曲驅動產生足夠的負能量,你需要大量的物質。科學家估計,一個帶有100米泡泡的扭曲驅動需要整個可見宇宙的質量,這顯然是不切實際的。還有一些科學家提出以某種方式修改氣泡內的時空,從而消除使用負能量的需要,但是這種解決方案不會產生比光速更快的曲率引擎。顯然,達到甚至超過光速的曲率引擎即便是在理論中都有點勉強,更何況現實中,馬斯克的這項計劃人類的有生之年估計很難看到了,但是在宇宙中,一切皆有可能,你認為人類能夠制造出這種引擎嗎?歡迎留下你的看法!


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