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未來人類宇宙飛行的3種方式 [複製鏈接]

蒼血

Teenager I

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電梯直達

樓主

發表於 2013-9-17 02:06:02 |只看該作者 |倒序瀏覽

　　1905年，愛因斯坦發表了《論動體電動力學》一文。這極大地激發了科幻想像，但也製造了一個無情的夢魘———任何物體相對運動速度不可超越光速。不過，超光速旅行依然是人類對宇宙暢遊最美的一個夢。科幻片《星際迷航》已經率先超越愛因斯坦。
　　1　翹曲飛行瞬間到達目的地：為了實現超空間旅行，五花八門的幻想特技在《星際迷航》中輪番上陣———翹曲飛行(Warp Drive)、蟲洞、三維傳輸器、全息幻覺甲板等等。
　　對觀眾來說，翹曲飛行是一種炫技；但對「企業號」來說，這是它的基本技能。為了故事情節的需要，主角必須在光年量級的銀河系中，迅速地從地球到達另一星球。
　　企業號的翹曲飛行，是將普通空間中距離甚遠的出發地和目的地，在高維空間上重疊在一起，從而來實現超光速旅行。在上海交通大學教授江曉原和他的一名博士生穆蘊秋合作的論文中，他們指出在《星際迷航》的專門技術手冊中甚至能看到製作者為「企業號」翹曲飛行編寫的基本公式。隨著電視新係列的推出，企業號的升級換代，這個公式還被不斷加入新的參數來進行修正和完善，儘管它從未直接在電視畫面中出現過。
　　　從柏拉圖到牛頓再到愛因斯坦，雖然物理學概念理論已經天翻地覆，「但支撐物理學的因果律巋然不動」。比如，炮彈要先打出炮膛才能擊中敵人，不可能炮彈先擊中敵人再打出炮膛，相對論不允許超光速，「因為超光速破壞因果律，物理的邏輯性就消失了。」
　　《星際迷航》聰明地使用了翹曲飛行，既不破壞因果律，又實現了超光速。表面上，它是在很短時間裏到達光速都到達不了的地方，實際上飛船在負能量密度的奇異物的支持下，改變空間物理結構、建立捷徑縮短空間距離，讓太空船在時間上「打敗光速」航行。
　　儘管，《星際迷航》的翹曲飛行是個幻想，卻依然在點燃科學家的熱情。近日，貝勒大學物理學副教授克利文(Gerald Cleaver)及其博士後研究員奧伯塞(Richard Obousy)，制定了一項雄心勃勃的計劃，試圖讓《星際迷航》中展現的翹曲飛行向現實邁進一步，當然他們成功的可能性依然微乎其微。
　　2　蟲洞在宇宙中「穿越」：美國理論物理學家索恩(Kip Thorn)提出的著名「蟲洞」理論和翹曲飛行有異曲同工之妙。
　　「蟲洞」的性質很早就被討論過了。1916年，愛因斯坦廣義相對論發表後的幾個月，史瓦西在愛因斯坦引力場方程裏發現了一個解———著名的史瓦西解。1935年，愛因斯坦和其學術助手羅森在一篇論文中，把連接宇宙中兩個遙遠區域之間的假想通道稱為「橋」———後來這被稱為「愛因斯坦-羅森橋」，也就是「蟲洞」。
　　假設我們生活的普通宇宙是一個蘋果，人類是生活在宇宙表面的蟲子。他們只有能力在表面爬來爬去，如果有一天他們認識到他們說明的果面是曲面，並且具備了咬穿果面的能力，蟲子在蘋果裏「咬」了一個洞。那麼，從一地到另一地的距離就也要比果面距離短很多。我們的宇宙未必就是平直的、樸素的，有可能存在更高維的空間。地球距離織女星是26.5光年，但若通過一條蟲洞連接它們的話，也許就才1千公尺。
　　不過，以蟲洞來進行超光速旅行所面臨的問題，那就是怎樣保證蟲洞的開放時間。索恩的最終設想是以具有「負能量密度」的奇異物作為保持蟲洞持續開放的物質條件，由此蟲洞將被改造成違背因果律的時間機器用於星際航行。「此外，用兩個黑洞來作為蟲洞也成為一種假設被提出。」
　　3　光波傳送回到過去，飛往未來：《星際迷航11》中，年少不羈的寇克被分解成「量子」，被放逐到雪地裏，遇到怪物襲擊，意外地見到了老年史巴克。
　　寇克的這一奇遇之旅是「企業號」的「光波傳送系統」實現的。這一高科技傳送裝置也是一時間機器，能讓企業號的成員到達任何地方。這一裝置是虛構的。可為了實現時間旅行，眾多的時間機器被設計出來。而其相關理論都源自這樣一個觀念：和構成空間的三個維度一樣，時間也是一個可變的維度。
　　1905年之前，物理學家們認為，時間如同一支射向未來的箭，射出了就不會轉向。而要想讓時間倒轉，就需要超光速。然而，光速是一個無法逾越的極限。無論是經典力學還是量子力學，光速都是無法超越的。然而也有特殊情況，那就是在量子力學範疇中的糾纏態。量子物理學認為，一對相互作用的微觀粒子可能有著某種特定的聯繫。對其中一個粒子作用，可能同時對另外一個同時產生影響，即使兩者已經相距很遠。很顯然，這種同時作用超越了光速。
　　與此同時，科學界無數的假說在破解著超光速的難題，從而為時間機器的超光速之旅找到依據。1937年，荷蘭物理學家J. van Stockum從愛因斯坦場方程中得到一個解，指出有一根快速旋轉而又無限長的柱體重力場。這樣一個場將會違反因果律，它允許出現連接兩個時空的閉合類時間曲線。1949年，奧地利數學家哥德爾(Kurt Godel)發現一個愛因斯坦場方程的解，描述了一個旋轉但既不膨脹也不收縮的全宇宙。從理論上而言，它允許時間旅行。當然，我們觀測到的宇宙正在膨脹，但並沒有呈現出轉動。李淼指出，儘管現在出現了一些對愛因斯坦場方程的解，但目前對於時間機器的假說中大都是關於這種閉合的類時曲線。