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穿越时空需要多少能量?

2020-6-27 21:57| 发布者: 酷女A团团| 查看: 985| 评论: 0

摘要: 时间旅行一直让人类着迷,但像《星际迷航》(StarTrek)那样的翘曲驱动器至今还不可能制造出来。这并没有阻止科学家继续研究它。长期以来,科学家们一直在争论曲速引擎的实用性,或者比光速还快的旅行。尽管一些人认为 ...

时间旅行一直让人类着迷,但像《星际迷航》(Star Trek)那样的翘曲驱动器至今还不可能制造出来。这并没有阻止科学家继续研究它。

穿越时空需要多少能量?

长期以来,科学家们一直在争论曲速引擎的实用性,或者比光速还快的旅行。尽管一些人认为整个概念违背了我们所知道的物理定律,但另一些人则继续努力,试图证明曲速引擎有一天可能成为现实,从而开启一个我们最终将成为真正的太空航行物种的时代。

模拟曲速引擎

曲速引擎非常棒;毕竟,去一个没有人去过的地方的想法是很有吸引力的,它所提供的机会简直是无穷无尽的。但是,当科学家们为这种超光速翘曲引擎的可行性争论不休的时候,我们这些没有科学头脑的人却对这意味着什么迷惑不解。它真正的含义是什么?

因此,在我们探讨超光速旅行的可能性、挑战和机会之前,我们必须把它分解成我们这些不会讲科学的人可以使用的日常概念。

在《星际迷航》中,当物质和反物质以一种类似于聚变的方式碰撞时,就会产生翘曲驱动器,而这种碰撞是由迪利塞姆晶体介导的。当然,迪利塞姆晶体并不是真的存在,但是曲速引擎的其他成分确实存在。

穿越时空需要多少能量?

我们在这里讨论的物质是氘,在现实生活中是一种氢气,其反物质也存在。物质是由粒子组成的,反物质是由反粒子组成的。反物质的质量和自旋与物质相同,但电荷和性质相反。当反物质和物质碰撞时,它们都会被摧毁,产生一种能推动宇宙飞船以比光速还快的速度飞行的能量。

为什么还不够

翘曲引擎的概念有几个挑战,但最大的挑战是克服一个被称为爱因斯坦相对论的小问题。根据墨尔本大学物理学家罗杰·拉苏尔的说法,理论是这样的:

“随着物体的速度越来越快,它们变得越来越重——它们变得越重,实现加速就越困难,所以你永远无法达到光速。”

即使你能跑得比光速还快,那也需要相当大的能量。它所需要的能量等于整个宇宙的质量能量,真的吗?

并不是所有的科学家都准备放弃这个想法,尽管它违反了相对论,并且需要比实际更多的能量。

曲速2.0,Alcubierre

上世纪90年代,物理学家米格尔·阿尔库别尔(Miguel Alcubierre)提出了一个理论,认为我们可以绕过那个令人讨厌的相对论。他的理论是,一艘宇宙飞船可以以光速穿行,而不是以光速飞行。

但是Alcubierre的驱动仍然需要大量的能量,更不用说Alcubierre的驱动概念只是理论,一些人认为这也是不可能的。

但这并没有阻止NASA继续进行实验,他们确实取得了一些进展,理论上来说。

曲速2.1,新前沿

但这一领域的进展仍在继续,今年8月,阿拉巴马大学亨茨维尔推进研究中心的工程专业本科生约瑟夫·阿格纽(Joseph Agnew)介绍了这一翘曲驱动概念的新成果。阿格纽在今年的美国航空航天推进与能源研究所(American Institute of Aeronautics and Aeronautics Propulsion and Energy Forum)上说,他看了《星际迷航》(Star Trek)(既有老的,也有新的),并注意到《星际迷航》是如何预测或激发了无数的创新。从那以后,他的大部分学术生涯都在研究曲速引擎。

穿越时空需要多少能量?

“以我的经验,提到曲速引擎往往会让人发笑,因为它太理论化了,简直就像科幻小说里的情节。事实上,它经常会遭到轻蔑的评论,并被用作一些完全古怪的事情的例子,这是可以理解的。”阿格纽说道。

阿格纽说,在过去十年里,进展一直在继续,留下了许多“小问题”有待解决,而不是一个巨大的挑战。

关于能量

但如果翘曲引擎有一个大的挑战,那就是能量;创造Alcubierre驱动中所描述的翘曲气泡所需要的正能量和负能量是巨大而不切实际的。科学家们一致认为,这必须来自外来物质,从理论上讲,这将把所需的能量减少到木星大小。

需要什么?

要将这种扭曲驱动的现实付诸实践,仍有许多障碍,包括巨额资金、量子物理学的进展,以及替代能源的重大进展,这些进展足以让一艘星际飞船在合理的时间内穿越太阳系。


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