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首个曲率泡被发现,给曲率引擎研究带来曙光,超光速旅行要来了?

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光速是最快的速度吗?

时空一词在一般情况下是指某个时间段的某个空间,这个概念来自于爱因斯坦的广义相对论。根据爱因斯坦的说法,在宇宙中,时间和空间是绝对的,而且是互相交叉,密不可分的。他还认为,光速是速度的上限,没有什么任何速度能够超越光速。

宇宙中速度的上限真的是光速吗?有没有可能超越光速呢?答案是不一定,因为科学家发现了第一枚曲率泡,也许会将曲速引擎变为现实。

目前,人类制造的飞行器的速度只不过刚刚突破地心引力,可以来到太空之中。即便是飞行速度最快帕克探测器,在太阳引力的加持下,在太空中的运动的速度也不过200km/s。和光速300000km/s来比,人类的速度简直慢如蜗牛

那光速是宇宙中最快的速度吗?答案是否定的,因为宇宙的膨胀速度远超光速。宇宙来源于138亿年前的一场大爆炸。所有的天体和星系都是自这场爆炸诞生。

宇宙大爆炸虽然过去这么久,但是影响却依然在持续。因为宇宙还在持续膨胀之中,宇宙中所有的星系正在互相远离。如果把宇宙比作一个气球,星系是分布在当中的小颗粒。宇宙膨胀的效果,就像是把气球吹大,星系都在自动拉开距离

宇宙膨胀的速度非常快,而且是离宇宙中心越远的地方膨胀速度越快。按照哈勃常数来说,宇宙144亿光年外的膨胀速度已经远远超过了光速。所以人类即便是制造出来能够以光速移动的飞行器,也永远无法探究出宇宙的全貌

既然宇宙之中有速度可以超过光速,那么我们可能也会有超越光速的机会。超光速的想法已经被物理学家通过研究得到了具体的理论。根据理论,人类只要能通过这两个方法就可以实现超光速移动。这两个方法就是穿越虫洞和折叠时空

穿越虫洞其实是钻了“空间的空子”。虫洞就像是宇宙空间中的一个裂缝,或者说是近道。如果能够突破技术成功穿越,就能像“任意门”一样,短时间内实现空间跨越

折叠时空则是根据宇宙的形态,对空间进行折叠。如果说穿越虫洞是提高速度,那么折叠时空就是压缩路程。通过空间折叠,使得出发到结束的路程变短,从而实现超光速移动

不过穿越虫洞有非常高的技术要求,以人类目前的能力来说,很难达到这一点。但是折叠时空似乎有一个可以突破的点。如果能够攻破技术难关,人类就可以通过折叠时空实现超光速移动,这种方式就是曲速引擎

曲速引擎

曲速引擎是一种超光速的推进系统,这种推进系统可以通过压缩空间的方式实现超光速移动比如,在一根拉开的橡皮筋上,有一只蚂蚁要从一头跑到另一头。虽然它无法迅速跑过去,但是如果我们把橡皮筋松开,橡皮筋回到原本的长度,蚂蚁实际移动的距离就会变短。这样就相当于折叠了时空,实现了曲速飞行

现实里的空间不像橡皮筋一样不能够被我们随意拉拽,但是我们可以用时空泡来实现空间折叠。假设我们制作了一个载人飞行器,如果飞行器前面的空间可以实现折叠,后面的空间又可以舒展的话,那么飞行器就会实现快速移动。能够包裹着飞行器实现空间折叠并且移动的腔体就叫做时空泡

举个例子来讲,如果一根木棍想要穿过一个狭长的布袋,可以把木棍前面的布袋收缩到木棍上,再捏住木棍前端,让布袋从木棍后端释放。这样的过程大致就像是曲速飞行能够随意折叠并舒展的布袋就是时空泡。

假如人类科技真的能够制造出曲速引擎,实现曲速飞行。那么就能轻易地抵达所有地方。地球范围之内的任意两个距离,在曲速飞行下也许只需要几秒钟就可以抵达人类也有可能走出太阳系寻找出第二颗地球

但是这样美好的设想并不容易实现,因为飞行器好制造但是时空泡难找。突破光速最有希望的机会就是曲速引擎。但如果想要制造曲速引擎就必须要有时空泡。本来事情在这里就已经陷入了僵局,但是美国专家的一项最新发现打破了这个僵局。或许超光速旅行,真的要来了?

首个曲率泡

2021年12月6日,前NASA曲速驱动专家罗德·G·桑尼·怀特公开了一项报告。他表示,自己带领的无限空间研究所团队在在现实中发现了时空泡的存在,如果能够加以研究和利用,人类一定有机会制造出曲速引擎

据了解,这首个“曲率泡”的大小只有纳米级别,几乎是人类肉眼都无法直接观察到的大小。但是他们在专业仪器的观察下发现,这个微小的气泡,真的有负真空的能量密度。也就是说这个气泡就是人类苦苦寻找的时空气泡。

虽然曲率泡的大小几乎无法容纳任何物体,但是它的存在本身就有极大的意义。因为它的存在直接证明了曲速飞行的可行性。如果我们有足够小的可观测物质,就能够通过实验实现该物质的曲速飞行过程。或者通过分析气泡结构实现曲率泡的放大复刻。假以时日,曲率飞行一定可以实现

曲率引擎一直都在科幻电影里出现,比如星际迷航中的飞船全部都是曲速飞行。因为宇宙实在太过浩瀚,如果没有足够快的速度,也许人类还没有从一个星球抵达另一个星球,就已经死亡了。

但即使曲率泡能够实现曲速飞行,我们能够借机移动的距离也是有限制的。因为宇宙实在太过庞大,我们想靠曲率飞行来到254万光年外的仙女座星系,大概需要13年左右。想要穿过一个直径几千万光年的星系团,大概需要好几百年

不论怎么说曲率飞行依然是碾压一切速度的存在。虽然以上的假想都不太现实,但曲率泡的发现也给我们的曲率研究带来了曙光,我们才敢这样肆无忌惮地去想。

曲率泡发现了,曲速引擎还会远吗?

早在1994年,墨西哥物理学家米给尔・阿库别瑞就对曲率引擎做了深入研究。他认为,在爱因斯坦广义相对论的理论里,通过时空折叠确实可以实现快速移动,而且丝毫没有违背相对论中光速是速度上限的问题。因为这种移动方式中,物体的移动速度在物理层面虽然有可能超过光速,但是在运动的实质过程里,物体的相对时空泡的运动速度没有超过光速。也就是说,科幻小说里的曲速飞船很有可能实现。

米给尔・阿库别瑞还认为,想要实现曲速飞行,一定要在飞行器的周围制造一个“能量环”“能量环”扭曲时空,时空就发生了折叠,这样才能实现曲速飞行。而且“能量环”的关键在于,只有负质量的物质才能实现这种理想状态。他这种飞行不会违背相对论的理论,被学界称之为阿库别瑞引擎。

阿库别瑞引擎可以通过粒子之间的不平衡关系制造出负质量。比如在飞行器附近放一些电子和反电子,电子之间就会出现不平衡,从而产生负质量。

如果负质量的数量够多,能够围绕飞行器形成一个环。那么负质量前面的空间就会收缩,后面的空间就会释放,从而实现曲速飞行。不过这种情况需要的负质量实在太过庞大,一个直径1米的“能量环”所需的负质量,也许是整个银河系的质量之和。如果需要这么大的负质量,也许曲速飞行真的无法实现了。

直到1999年,物理学家克里斯·范登布鲁克提出了解决办法。他认为,曲率泡表面积越大消耗的负质量越多,如果可以拓展曲率泡的内部体积而不增加表面积,曲率飞行也许就更容易实现。

2011年,一个名叫“奥佩拉”的团队曾经公开声称已经实现了超光速移动。他们表示自己使用强子对撞机让质子的速度接近了光速,然后轰击靶物质,让其产生中微子束。与此同时,他们在735公里外的地方观测物质移动速度,结果发现中微子束比质子更先到达。这说明他们通过为人力量实现了超光速,虽然只快了0.000025,但却是颠覆式的结果

这项实验直接颠覆了爱因斯坦的相对论,学界对此质疑不断。很快人们发现设备计算时间的仪器出了问题,所以实验结果并不准确。到目前为止,人类依然没有任何超越光速的能力。

根据物理学家的推算,如果一个曲率泡的表面积能够容纳一个飞船。那么它飞行消耗的质量将是太阳质量的10亿倍。人类远没有能力捕获和利用如此庞大的能量,所以根本无法承担起曲率飞行的进一步研究。

这次发现的曲率泡虽然很小,但是也给了人类继续深入研究曲率飞行的极大动力,也许我们真的能有研究出曲率泡的内部体积扩大的方法,就能制造出真正的曲速引擎,实现超光速的曲速飞行。

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