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【最新研究】光速可以超越!愛因斯坦的理論也無法反駁,無需蟲洞的星際穿越

絕望的星際旅行

1977年, NASA的旅行者1號探測器發射升空, 如今已經快42年了。 經歷了42年的飛行, 旅行者1號成為了飛行最遠的人造設備, 距離地球超過224億公里。

然而, 它想要飛到距離太陽系最近的比鄰星那麼遠的位置上(4.22光年), 恐怕還需要7萬年的時間。 即使是飛出太陽系(超過1光年的半徑), 也需要上萬年。

(圖片說明:旅行者1號)

令人絕望的數字。

更加絕望的數字, 還在後面:目前已知最宜居的系外行星Gliese 581 g距離我們20光年;銀河系的半徑大約為5萬-10萬光年;可觀測宇宙的半徑達到了470億光年。

可是, 所有這些距離, 都不是最令人絕望的, 真正讓人看不到希望的, 是速度。 一百年前, 偉大的物理學家愛因斯坦告訴我們:在宇宙中, 沒有任何物質能夠超越光速。 這意味著, 即使人類的科技發展得再快, 也無法讓太空船達到每秒30萬公里。

考慮到光年的定義, 即使達到光速, 我們到達Gliese 581 g也要20年,

飛出銀河系至少需要5萬年, 想要到宇宙的邊界去看看, 需要470億年……而且到達的那一天, 那裡已經不是宇宙的邊界了。

光速:人類的枷鎖

光速就像是禁錮著人類的枷鎖, 讓我們對太陽系以外的世界都可望而不可即。 相對論告訴我們:當一個物體速度提升的時候,

它的質量也會增加, 隨著它越來越接近光速, 質量的增加也越來越快。 而物體的加速是需要推力的, 而加速度的大小又與質量成反比。 當物體極度接近光速時, 繼續給它加速的力將會變成無窮大, 這是不可能的, 因此只有沒有質量的光子可以達到光速。

而且, 從理論上來講, 一旦超過光速, 將會徹底打破物理學定律, 甚至時間逆轉, 這也都是不可能的。

然而, 科學家是一群「不信邪」的人。 正是他們敢於挑戰固有思維的勇氣, 讓人類的科學能夠發展到今天。 他們相信, 即使是光速不可超越的說法, 也是有可能推翻的。

目前來說, 比較熱門的突破光速的理論就是蟲洞和曲率驅動引擎。 不過, 最近德國哥廷根大學的物理學家Erik Lentz在《經典與量子引力》雜誌上撰文稱, 他的理論可以比曲率驅動引擎可行性更高, 更容易實現對光速的突破。

超光速的空間

誠然, 愛因斯坦的理論告訴我們物質是不可能達到光速的, 但我們在宇宙中的確可以看到超越光速的現象。

實際上, 我們宇宙的膨脹速度, 就已經超過了光速, 否則怎麼可能在138億年的時間裡膨脹出470億光年的半徑呢?

(圖片說明:空間的膨脹不受光速限制)

然而, 這並不違背愛因斯坦的理論, 因為空間本身並不是物質, 不攜帶資訊, 因此不會受到光速的限制。 而那裡的天體只是附著在空間內的存在, 它們本身的運動速度不超過光速,只是那裡的空間超過了光速而已。

因此,有些科學家提出:我們如果能夠利用這個原理,那麼也可以讓我們的航天器隨著空間的膨脹而實現超光速的飛行。具體來說,如果我們有一種設備,能夠將航天器前方的時空進行一種「扭曲」,然後讓空間往那裡膨脹,那麼我們的航天器就可以隨著空間一起飛過去,同時不受光速的限制。

(圖片說明:曲率驅動引擎)

換句話說,如果能夠創造一個具有負能量的空間,那麼就可以實現這種航行,這就是曲率驅動引擎的概念。不僅如此,如果能夠利用負能量,我們也可以實現蟲洞的穩定存在。因此,對於許多的科學家來說,負能量將是解決星際航行的終極秘鑰。

孤立子

不過,Lentz對於負能量並沒有那麼多的興趣,反而對另一個概念充滿了好奇,那就是孤立子。孤立子是一種比較特殊的波,也就是所謂的孤立波,但具有粒子的特性。最神奇的是,孤立子可以在經歷了交互作用的情況下保持穩定的速度、能量和形狀等特性。

(圖片說明:孤立波藝術圖)

根據Lentz的計算,孤立子的存在並不違背愛因斯坦的廣義相對論,而且只需要正能量密度,而不是需要假設一種還沒有得到確認的負能量概念。從這一點來說,它要比蟲洞和曲率驅動引擎更具有可行性。

如果我們有足夠強大的能量,那麼就可以利用這些孤立子創造出「曲率氣泡」,從而實現超光速飛行,同時還不用擔心受到恐怖的潮汐力所造成的傷害。

當然了,大家也注意到了我們提及的一個前提,那就是足夠強大的能量。實際上,Lentz的計算結果顯示,這個能量的確強大得驚人。他指出:「如果想讓這種引擎將一個半徑為100米的 航天器提升到光速,它所需的能量相當於木星質量的數百倍。」

(圖片說明:科學家們設計的各種曲率氣泡)

這是個什麼概念呢?Lentz做了一個對比,和現代核反應爐相比,這個能量要大了30個數量級!也就是說,這需要至少100萬億億億個核反應爐可以……

也就是說,這個看似更可行的理論,仍然會在很長的時間內僅僅停留在設想的層面上。即便如此,仍然有很多人對此充滿了興趣,據說已經有兩個科學團隊想要和他進行討論,向他索取資料以進行更深入的研究,而他本人也將開直播來介紹自己的這個成果。

不管怎麼說,即使現在無法實現,類似這樣的想法對於我們來說也具有非常重要的啟迪意義。至少我們已經提出了超越光速的可能,接下來把問題轉移到如何降低這種星際旅行的能耗上就可以了。Lentz相信,當能耗問題解決後,我們就可以著手討論建造原型機的工作了。

(圖片說明:各種航天器前往比鄰星所需的時間)

超越光速的星際旅行,已經從幻想變成了可能。科幻片裡的劇情正在變成現實,隨著星際旅行的實現,或許我們也終將可以解答宇宙中是否有其他生命的問題。

它們本身的運動速度不超過光速,只是那裡的空間超過了光速而已。

因此,有些科學家提出:我們如果能夠利用這個原理,那麼也可以讓我們的航天器隨著空間的膨脹而實現超光速的飛行。具體來說,如果我們有一種設備,能夠將航天器前方的時空進行一種「扭曲」,然後讓空間往那裡膨脹,那麼我們的航天器就可以隨著空間一起飛過去,同時不受光速的限制。

(圖片說明:曲率驅動引擎)

換句話說,如果能夠創造一個具有負能量的空間,那麼就可以實現這種航行,這就是曲率驅動引擎的概念。不僅如此,如果能夠利用負能量,我們也可以實現蟲洞的穩定存在。因此,對於許多的科學家來說,負能量將是解決星際航行的終極秘鑰。

孤立子

不過,Lentz對於負能量並沒有那麼多的興趣,反而對另一個概念充滿了好奇,那就是孤立子。孤立子是一種比較特殊的波,也就是所謂的孤立波,但具有粒子的特性。最神奇的是,孤立子可以在經歷了交互作用的情況下保持穩定的速度、能量和形狀等特性。

(圖片說明:孤立波藝術圖)

根據Lentz的計算,孤立子的存在並不違背愛因斯坦的廣義相對論,而且只需要正能量密度,而不是需要假設一種還沒有得到確認的負能量概念。從這一點來說,它要比蟲洞和曲率驅動引擎更具有可行性。

如果我們有足夠強大的能量,那麼就可以利用這些孤立子創造出「曲率氣泡」,從而實現超光速飛行,同時還不用擔心受到恐怖的潮汐力所造成的傷害。

當然了,大家也注意到了我們提及的一個前提,那就是足夠強大的能量。實際上,Lentz的計算結果顯示,這個能量的確強大得驚人。他指出:「如果想讓這種引擎將一個半徑為100米的 航天器提升到光速,它所需的能量相當於木星質量的數百倍。」

(圖片說明:科學家們設計的各種曲率氣泡)

這是個什麼概念呢?Lentz做了一個對比,和現代核反應爐相比,這個能量要大了30個數量級!也就是說,這需要至少100萬億億億個核反應爐可以……

也就是說,這個看似更可行的理論,仍然會在很長的時間內僅僅停留在設想的層面上。即便如此,仍然有很多人對此充滿了興趣,據說已經有兩個科學團隊想要和他進行討論,向他索取資料以進行更深入的研究,而他本人也將開直播來介紹自己的這個成果。

不管怎麼說,即使現在無法實現,類似這樣的想法對於我們來說也具有非常重要的啟迪意義。至少我們已經提出了超越光速的可能,接下來把問題轉移到如何降低這種星際旅行的能耗上就可以了。Lentz相信,當能耗問題解決後,我們就可以著手討論建造原型機的工作了。

(圖片說明:各種航天器前往比鄰星所需的時間)

超越光速的星際旅行,已經從幻想變成了可能。科幻片裡的劇情正在變成現實,隨著星際旅行的實現,或許我們也終將可以解答宇宙中是否有其他生命的問題。

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