91精品国产手机在线-白筒袜嫩萝双腿之间乳白液体-青青操手机在线视频观看-日本中文字幕人妻日韩-日韩精品在线观看视频网站-天堂资源中文最新版在线一区-欧美专区一区二区三区-国产综合亚洲欧美在线-国产精品久久久久久福利69堂

  1. 首頁(yè) > 生活百科 >

曲速引擎和負(fù)能量：物理學(xué)家為超光速太空旅行的機(jī)會(huì)提供了助力

【 曲速引擎和負(fù)能量：物理學(xué)家為超光速太空旅行的機(jī)會(huì)提供了助力】據(jù)外媒報(bào)道，離地球最近的恒星是比鄰星(Proxima Centauri)。它距離地球約4.25光年，或約25萬(wàn)億英里（40萬(wàn)億公里）。作為有史以來(lái)最快的航天器，現(xiàn)在在太空中的帕克太陽(yáng)探測(cè)器的最高速度將達(dá)到每小時(shí)45萬(wàn)英里。以這個(gè)速度從洛杉磯到紐約市只需要20秒，但太陽(yáng)探測(cè)器需要大約6633年才能到達(dá)地球最近的鄰近太陽(yáng)系。如果人類想在星際間輕松旅行，將需要比光速更快。但到目前為止，比光速更快的旅行只在科幻小說(shuō)中才有可能。
曲速引擎和負(fù)能量：物理學(xué)家為超光速太空旅行的機(jī)會(huì)提供了助力
文章插圖
在艾薩克·阿西莫夫的《基地系列》中，人類可以利用跳躍驅(qū)動(dòng)器從一個(gè)星球到另一個(gè)星球，從一顆恒星到另一顆恒星，或者穿越宇宙。一些角色--比如電影《星際》和《雷神》中的宇航員--利用蟲洞在幾秒鐘內(nèi)就能在太陽(yáng)系之間旅行。另一種方法--《星際迷航》的粉絲們很熟悉--是曲速引擎（Warp drive）技術(shù)。曲速引擎是理論上可能的，但仍然是牽強(qiáng)的技術(shù)。最近的兩篇論文在3月份成為頭條新聞，因?yàn)檠芯咳藛T聲稱已經(jīng)克服了阻礙曲速引擎理論與現(xiàn)實(shí)之間的眾多挑戰(zhàn)之一。
但是，這些理論上的曲速引擎究竟是如何工作的？人類是否很快就會(huì)跳到曲速引擎？
物理學(xué)家目前對(duì)時(shí)空的理解來(lái)自于愛因斯坦的廣義相對(duì)論。廣義相對(duì)論指出，空間和時(shí)間是融合在一起的，沒有什么能比光速更快。廣義相對(duì)論還描述了質(zhì)量和能量是如何扭曲時(shí)空的--像恒星和黑洞這樣的大天體使它們周圍的時(shí)空發(fā)生彎曲。這種曲率就是你感覺到的引力，也是許多太空英雄擔(dān)心 "陷入 "或 "落入 "引力井的原因。早期的科幻作家約翰-坎貝爾和阿西莫夫?qū)⑦@種扭曲視為繞過(guò)速度限制的一種方式。《星際迷航》采納了這個(gè)想法，并將其命名為曲速引擎。
曲速引擎和負(fù)能量：物理學(xué)家為超光速太空旅行的機(jī)會(huì)提供了助力
文章插圖
1994年，墨西哥理論物理學(xué)家Miguel Alcubierre表明，在廣義相對(duì)論的定律下，在飛船前面壓縮時(shí)空而在后面擴(kuò)展時(shí)空在數(shù)學(xué)上是可能的。那么，這意味著什么呢？想象一下，兩點(diǎn)之間的距離是10米（33英尺）。如果你站在A點(diǎn)，每秒能走一米，那么到B點(diǎn)就需要10秒。然而，假設(shè)你能以某種方式壓縮你和B點(diǎn)之間的空間，使現(xiàn)在的間隔只有一米。然后，以你每秒一米的最大速度在時(shí)空中移動(dòng)，你將能夠在大約一秒鐘內(nèi)到達(dá)B點(diǎn)。從理論上講，這種方法并不違背相對(duì)論定律，因?yàn)槟阍谀阒車目臻g中的運(yùn)動(dòng)速度并沒有超過(guò)光速。Alcubierre表明，《星際迷航》中的曲速引擎實(shí)際上在理論上是可行的。
負(fù)能量問題
Alcubierre的曲速引擎將通過(guò)在飛船周圍創(chuàng)造一個(gè)平坦的時(shí)空“氣泡”，并在該“氣泡”周圍彎曲時(shí)空來(lái)縮短距離。曲速引擎需要負(fù)質(zhì)量--一種理論上的物質(zhì)類型--或負(fù)能量密度的環(huán)才能工作。物理學(xué)家從來(lái)沒有觀察到負(fù)質(zhì)量，所以這就使得負(fù)能量成為唯一的選擇。
曲速引擎和負(fù)能量：物理學(xué)家為超光速太空旅行的機(jī)會(huì)提供了助力
文章插圖
為了創(chuàng)造負(fù)能量，曲速引擎將使用大量的質(zhì)量來(lái)創(chuàng)造粒子和反粒子之間的不平衡。例如，如果一個(gè)電子和一個(gè)反電子出現(xiàn)在曲速引擎附近，其中一個(gè)粒子會(huì)被質(zhì)量困住，這就造成了不平衡。這種不平衡導(dǎo)致了負(fù)能量密度。Alcubierre的曲速引擎將使用這種負(fù)能量來(lái)創(chuàng)造時(shí)空泡沫。但是為了讓曲速引擎產(chǎn)生足夠的負(fù)能量，你需要大量的物質(zhì)。Alcubierre估計(jì)，一個(gè)有100米“氣泡”的曲速引擎需要整個(gè)可見宇宙的質(zhì)量。
1999年，物理學(xué)家Chris Van Den Broeck表明，擴(kuò)大“氣泡”內(nèi)的體積，但保持表面積不變，將大大減少能量需求，僅相當(dāng)于太陽(yáng)的質(zhì)量。這是一個(gè)重大的改進(jìn)，但仍然遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了所有的實(shí)際可能性。
一個(gè)科幻的未來(lái)？
最近的兩篇論文--Alexey Bobrick和Gianni Martire的一篇，以及Erik Lentz的另一篇--提供的解決方案似乎使曲速引擎更接近現(xiàn)實(shí)。Bobrick和Martire意識(shí)到，通過(guò)以某種方式修改“氣泡”內(nèi)的時(shí)空，他們可以消除使用負(fù)能量的需要。不過(guò)，這種解決方案并沒有產(chǎn)生可以超過(guò)光速的曲速引擎。
Lentz也提出了一個(gè)不需要負(fù)能量的解決方案。他用一種不同的幾何方法來(lái)解決廣義相對(duì)論的方程，通過(guò)這樣做，他發(fā)現(xiàn)曲速引擎不需要使用負(fù)能量。Lentz的解決方案將允許“氣泡”以超過(guò)光速的速度飛行。

    推薦閱讀