如果曲速引擎成為現實,你最想去宇宙的哪個地方

刘昱彤 2020/10/27 檢舉 我要評論

由於宇宙大得難以想像,研究人員傾向于用光年來描述物體之間的距離。簡而言之,一光年是光在一個地球年所走的距離。光是宇宙中速度最快的東西,其傳播速度約為每秒30萬公里。因此,一光年大約是9萬億公里。如果你想去太陽附近,以光速旅行需要8.3分鐘才能到達你的目的地。

然而,如果你想去離我們最近的大星系仙女座,它距離我們大約250萬光年。即使人類能夠造出一艘能以光速航行的飛船,我們也需要250萬年才能達到那裡,這遠遠超出了人類的壽命。然而,如果我們能造出一艘比光還快的飛船呢?儘管這聽起來像是科幻電影的內容,但曲速引擎可能離現實又更接近了。

曲速引擎是什麼

在傳奇的《星際迷航》系列電影和電視節目中,曲速引擎技術被描述為一種「操縱空間,違反運動定律」的機器。基本上,曲速引擎能讓太空探險者以超過光速的速度航行。在《星際迷航》中,它的工作原理是產生「扭曲場」,形成包圍星艦的子空間泡,扭曲局部的時空連續體,使星艦以遠遠超過光的速度移動。

然而現實呢?如前所述,在我們虛構的世界裡,一個曲速引擎可以讓我們操縱時空本身,利用物理學中的一個漏洞讓我們的運動速度超過光速。最接近真正的曲速引擎的是阿爾庫比爾曲速引擎,但它仍然只是一個理論構造。它是基於墨西哥物理學家阿爾庫比爾在1994年發表的一篇高度推測性的物理學論文,他提出了一個據稱有效的解決時空和能量相互作用的方法:彎曲時空。

曲速引擎如何工作

在這種情況下,我們不是擁有一艘標準的太空船,而是一艘安裝了阿爾庫比爾曲速引擎技術的改進後的新飛船。當你飛船運動時,它會導致前方空間收縮,而後面空間會膨脹。你的飛船將在一個氣泡中的時空中移動,也就是所謂的平坦空間的「翹曲氣泡」。

愛因斯坦場方程的解可以允許這種翹曲速度的旅行,這種解被稱為「阿爾庫別爾度規」。由於飛船不是在這個氣泡內移動,而是隨著區域本身的移動而移動,所以傳統的相對論效應,如時間膨脹,就不適用了。因此,在傳統意義上,時空規則和相對論定律不會被違反。

多虧了「阿爾庫別爾度規」,我們的飛船沒有違反愛因斯坦的方程式。這種現象將賦予我們獨特的太空船特殊的屬性。在我們的泡泡裡,我們到達目的地的速度比穿過翹曲泡泡外的一束光還快。有趣的是,時空的結構並不像愛因斯坦所說的那樣受到光速的限制。

曲速引擎所面臨的問題

要做到這一點,我們需要製造什麼類型的飛船呢?我們需要創造一個足球形狀的太空船,它周圍環繞著一個巨大的環,這樣我們才能以比光更快的速度旅行。環繞飛船的環將由「外來物質」構成,它將導致時空在其周圍彎曲,我們將能夠以大約10倍於光速的速度旅行。

要建造一艘強大到足以彎曲時空的太空船,它必須是巨大的,所需的最低能量大約等於木星的質能。然而,這有可能嗎?美國宇航局詹森航太中心的科學家表示,這是有可能的,但是還需要數十年甚至數百年的時間。在此之前,我們可以把希望寄託在發展離子推進上。

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