三體迷【科學(xué)邊界專欄】探索宇宙是人類在好奇心驅(qū)使下而進(jìn)行的永恒事業(yè)。然而,數(shù)百億光年的浩瀚宇宙幾乎讓人絕望。因?yàn)閻垡蛩固沟南鄬φ撝赋?,光速是宇宙中速度的極限。
就算以光速飛行,到達(dá)距離太陽系最近的恒星系也要4年,而到達(dá)我們的臨近星系仙女座星系則要兩百多萬年。于是,突破光速成了征服宇宙的關(guān)鍵所在。
在科幻小說中,曲速引擎(Warp Drive)就是對超光速旅行的一種美好幻想。這甚至成了經(jīng)典科幻《星際迷航》的最為重要的元素之一。曲速引擎最令人著迷之處可能在于它在超光速的同時(shí)又巧妙地回避了時(shí)間膨脹等相對論性的問題。
正因如此,利用空間翹曲來推動(dòng)飛船吸引了一批物理學(xué)家的注意。其中,以米給爾·阿庫別瑞最為人所知。阿庫別瑞在愛因斯坦廣義相對論的框架下提出了波動(dòng)方式展延空間,讓飛船乘著「曲速泡」前行。因?yàn)轱w船并未在曲速泡這個(gè)區(qū)間中移動(dòng),而是由曲速泡帶著向前,所以就算飛船超光速飛行也不會(huì)違背物體速度不可超過局域光速的鐵律。更有意思的是,阿庫別瑞引擎在數(shù)學(xué)上是完全可行的。然而,阿庫別瑞引擎在物理實(shí)現(xiàn)上卻困難重重,這涉及到了神秘的負(fù)能量密度。
悉尼大學(xué)的天體物理學(xué)家杰蘭特·劉易斯也曾表示,超光速的曲速飛行至少在理論上是可行的。現(xiàn)在,我們要做的就是如何實(shí)現(xiàn)它,而負(fù)能量密度成了一個(gè)重要的突破口。
對于人類未來能否突破這個(gè)瓶頸,實(shí)現(xiàn)夢寐以求的超光速旅行,劉易斯還是持樂觀態(tài)度的。他認(rèn)為,回顧400年前牛頓時(shí)代人們的研究,很多夢想現(xiàn)在都變成了現(xiàn)實(shí)。愛因斯坦的理論已經(jīng)提出了100年仍有很大的開發(fā)潛力。在未來100年或1000年,人類必定能揭開宇宙的更多奧秘,實(shí)現(xiàn)超光速旅行也并非不可能。
值得一提的是,在NASA曾經(jīng)的突破性推進(jìn)物理計(jì)劃中,就包含了關(guān)于曲速引擎方面的推測性工作。NASA的雄鷹工作實(shí)驗(yàn)室(Eagleworks lab)目前也還對此保留了試探性的研究。雖然這些嘗試還非常初步,但卻是人類走向成功必須邁出的一步。
總之,夢想還是要有的,萬一實(shí)現(xiàn)了呢。
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