宇宙的無垠遼闊,人類的行進速度的緩慢,以及光速的相對緩慢,這些數(shù)字傳遞出一個明確的信息:宇宙之大,人類之慢,光速亦然。因此,科學界一直在尋求新的太空推進技術(shù),希望能夠在較短時間內(nèi)到達宇宙中的其他星球。其中之一就是曲速驅(qū)動技術(shù)。曲速驅(qū)動引擎最早可以追溯到《星際迷航》中的企業(yè)號,雖然它只存在于科幻影視作品中,但其物理原理仍然相當扎實。
為了克服愛因斯坦相對論所限制的光速和超光速問題,曲速驅(qū)動引擎通過壓縮飛船周圍的空間來實現(xiàn)。具體而言,它在飛船前方壓縮空間,同時在飛船后方擴張空間,從而形成一個"空間泡泡"。雖然飛船在泡泡內(nèi)的速度低于光速,但由于空間本身的擴張和壓縮,這個包裹飛船的泡泡可以超過光速。
1994年,物理學家米格爾·阿爾庫比埃雷首次嘗試創(chuàng)建曲速泡泡,但這需要負能量,而那時和現(xiàn)在都無法獲得。因此,這個計劃被暫時擱置。
最近的研究表明,曲速驅(qū)動可能不需要負能量。物理學家埃里克·倫茨在研究中發(fā)現(xiàn),通過選擇更復雜的超立方關系,可以創(chuàng)建一個只需要正能量的曲速泡泡。盡管這個泡泡仍然需要大量的質(zhì)量和能量,但這些都是正的。
這個理論仍需要進一步研究,但這是一個重要的突破,因為它意味著曲速驅(qū)動有可能在已知的物理定律內(nèi)實現(xiàn),即在愛因斯坦廣義相對論的框架內(nèi)實現(xiàn)。
廣義相對論認為宇宙是一個四維時空,即三維空間加上一維時間。物質(zhì)的質(zhì)量可以扭曲時空,這就是曲速驅(qū)動引擎的理論基礎。然而,即使曲速驅(qū)動在理論上是可行的,實現(xiàn)它仍然面臨許多挑戰(zhàn)。
我們需要找到一種能夠扭曲時空的能源。飛船本身必須能夠承受時空扭曲的影響。最后,我們還需要確保構(gòu)建的曲速泡泡能夠持續(xù)存在,而不會因為飛船的運動而消失。這三個步驟看起來類似于把大象塞進冰箱的過程,但實際上每一步都是理論深淵和技術(shù)鴻溝,需要幾百年的努力才能實現(xiàn)。
曲速驅(qū)動技術(shù)目前仍然只存在于科幻小說中。航空航天界真正期待的是可控核聚變推進技術(shù),因為它離我們相對較近。
如果在半個世紀后出現(xiàn)可控核聚變飛船,人類文明將能夠在相對較短的時間內(nèi)探索地球和火星之間的往返旅程。甚至可以在較長的時間內(nèi)到達木星和土星的衛(wèi)星,而這段時間也不會引起人們的不滿。
如果我們進一步實現(xiàn)《三體》中描述的無工質(zhì)推進技術(shù)的可控核聚變飛船,那么飛船的最高速度將達到光速的20%,也就是每秒6萬公里。即使是一般的巡航速度也能達到光速的1%,也就是每秒3000公里。屆時,太陽系將成為人類文明的后花園。
不過,要實現(xiàn)這些目標,仍然需要克服許多技術(shù)難題,并進行深入的研究和發(fā)展。我們需要不斷尋找新的能源技術(shù)和工程解決方案,以推動太空探索的進步。