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曲速引擎是什麼?它能超越光速極限,人類或將實現星際探索

天空之城 2022/09/12

人類所能觀測到的最快的速度就是宇宙中的光速,但以人類目前的科技還無法達到這個極限的速度。那有沒有一種辦法可以使得人類的速度接近光速或者是超過光速呢?影視作品中常說的可以突破光速極限的曲速引擎又是什麼?

根據愛因斯坦的相對論可知,一個物體的運動速度越快,那麼這個物體周圍的時間就會變得很慢。所以當一個人可以以某種方式達到光速時,他就可以看見時鐘指標會變得越來越慢,在達到光速極限值那一刻,時間就會戛然而止。當然,這樣的情況只會存在于各種各樣的理論當中,真正想要達到這樣的速度,基本上是不可能的。

那麼現如今,人類研發的太空船的最高時速是多少呢?迄今為止,太空船的最高速度仍然是2011年美國NASA航空局發射的「朱諾號,這艘飛船在途徑木星時被木星巨大的引力所牽引,形成了「引力彈弓」效應,飛船也因此獲得了一個強勁的推力,達到了驚人的73.6公里每秒。這個速度也是目前人類可以達到的最高速度。

但是這樣的速度放在浩瀚無際的宇宙當中那根本不值一提,為什麼要說人類目前的最高速度根本不值一提呢。因為宇宙中的速度上限是光速的每秒30萬公里,這麼一比,發現人類的最高速度只能達到第一宇宙速度的5000分之一罷了。

愛因斯坦的廣義相對論告訴我們,光速是宇宙速度的上限。就算在遙遠的未來,人類的科技可以把物體加速到光速,那我們駕駛飛船到達距離我們只有4.3光年的比鄰星,往返一個來回就要花費10年的時間,這麼大的時間代價對于人類來說還是過于沉重了。

因此,要把所有限制因素考慮在內實現星際旅行的話,人類就必須想辦法突破光速的限制才行。目前只有兩種主流的科學理論可以實現超光速旅行,第一種就是蟲洞理論,要在同一三維空間內快速從一個點到達另一個點,只需要利用特殊的物質將兩點的空間對折起來,再打穿兩點之間空間就可以將超遠距離縮短成短距離的兩點距離,這就是著名的蟲洞理論的通俗解釋。

穿越這個蟲洞就可以瞬間跨過百萬光年的距離,它就像是通往其他平行宇宙的大門。

第二種辦法則是在各種影視作品中經常被提及的方法,那就是曲速引擎加速。在電影星際迷航中,企業號太空船就可以用快于光速9000倍的速度向前飛行。如果可以使用這艘飛船飛往4.3光年外的比鄰星,則只需要不到10個小時,這可比光速的4年快了可不止一點點。

那麼曲速引擎是怎麼工作的呢?它為什麼可以超過光速9000倍呢?曲速引擎不同于我們平常所熟知的汽車引擎通過熱做功來帶動汽車向前運動,而是一種超光速的推進系統,這種引擎可以將飛船周圍的空間扭曲,讓飛船前方的空間被壓縮,後方的空間被膨脹,而太空船自身包裹著一層不受引擎影響的保護泡包裹著,以保證飛船不會被扭曲。

由于飛船前後形成巨大的空間差,會產生十分巨大的引力場。這麼一看,好像並不是飛船本身在產生動力,而是扭曲了周圍的空間,而這些空間也因為被扭曲了才會流過飛船本身。如此看來,飛船運行速度就算是超過光速了,其實不然,實際上,這只是一種表面上的超光速,飛船本身並沒有花很多能量做功前行,而是飛船周圍的空間不斷地收縮膨脹,它實際所做的事情不過是把兩點之間的路程縮短了而已。

簡單地說,就是帶有曲速引擎的飛船在運作時,只是在宇宙空間中構建了一個快速通道而已,飛船在被壓縮和膨脹的空間裡面航行,但是這並不違背愛因斯坦的相對論。有的人可能會對此感到很困惑,空間真的可以被壓縮和膨脹嗎?根據愛因斯坦的廣義相對論,空間是可以被壓縮和擴張的,黑洞就是不斷在壓縮周圍的空間,而宇宙本身就是不斷向外膨脹的。

可能在遙遠的未來,人類可能會研製出超越光速十倍的飛船,哪怕只有這樣的速度,人類也可以開始真正意義上的星際旅行。這個速度從地球到火星只需要30秒的時間,而只需要2個月左右的時間就可以到達太陽系邊緣,看到壯麗的奧爾特雲。在太空航行80多天之後,便可以抵達另一個宜居的星系,抵達4.3光年以外的比鄰星。我們第一個地外殖民地可能會在此建立起來。

但是人類對于星系的探索可不會止步于此,人們運用10倍光速前往下一個更遠的宜居星球,對此人類可能需要進行長達20多年的星際旅行。要是想走得更遠,10倍光速是遠遠不夠的,如果把速度提升到1000倍呢?那麼人類就可以開始探索開普勒系外行星。

即使突破了光速的限制,人類要在茫茫宇宙中去尋找宜居的星球和外星文明,仍然需要花費數年的時間在路上。宇宙在一直膨脹而且很大,大到我們擁有了曲速引擎也沒有辦法穿越整個宇宙。

目前我們發射得最快的航天器離開始星際旅行的速度還有很長的路要走,要發明曲速引擎需要的科技水準目前我們還是一無所知的,但是相信在遙遠的未來,人類也可以在星辰大海,縱橫千里吧。

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