1977年,NASA先后发射了旅行者一号和二号星际探测器,它的任务是探测四个远日行星后飞出太阳系。
旅行者一号上搭载了有关人类信息的金属唱片,科学家寄希望于有一天外星人可以拦截到它,进而找到人类。
45年过去了,旅行者一号现在已经成为迄今为止飞行最远的人类探测器,它已经飞离地球达234亿公里,并且可能在之后的很长一段时间都保持它的记录。
但实际上,旅行者一号目前连太阳系都没有飞出去,按照它近几十年的平均速度来看,想要飞出太阳系大约还需要17600年,这个时间跨度对于人类而言太过漫长,等到旅行者一号到达星际空间时,人类文明是否还存在都无法肯定。
而且这还是仅仅是飞出太阳系,银河系中像这样的恒星系有上千万个,其中太阳系最近的邻居半人马座星系和它相距4.2光年,而旅行者一号要到达那里则需要18万年。
这一切都缘于宇宙实在太大,而人类的速度又太慢。
银河系的直径达到了10万光年,而银河系和仙女座星系组成的本星系群覆盖了直径达1000万光年的区域,本星系群又隶属于室女座超星系团,而它的直径达到了惊人的1.1亿光年,这样的范围大到哪怕人类的飞行速度达到了光速,要飞出银河系依然是一件十分困难的事。
爱因斯坦的相对论把宇宙中所有可能的速度都加了限制,即有静止质量的物体,速度永远达不到光速,只能在理论上无限接近。
这样来看,人类的速度上限似乎就被钉死在了光速上。
但不能达到光速,和不能实现深空远航实际上是两回事,如果没办法在速度上突破极限,就可以把两地之间的距离缩短,比如中国和美国的直线距离为14000公里,用目前最快的民航飞机也需要13.5个小时,在不改变的速度情况下,假如把中美之间的距离缩短到14公里,那么只要几分钟就可以到达了。
这个方法听起来十分天方夜谭,但在宇宙中是有可能实现的,爱因斯坦的广义相对论认为,宇宙时空是弯曲起伏的而不是平整的,质量越大的地方弯曲的曲率越大。
宇宙就好像一张大膜,膜中充满了弯曲的弧度,而弧度就是曲率,假如可以改变路线的曲率,使飞船前方的时空收缩,飞船后方的时空膨胀,这时飞船前方的曲率远大于后方,就会把飞船向前拉。
本质上就是时空的运动。飞船可以处在一个被称为“曲率泡”的东西里,从而在不违反爱因斯坦广义相对论的情况下,实现超光速运动。
理论上来说,曲率飞船的速度可以分为10个等级,曲率一级是光速的一倍,曲率无极是光速213.75倍,而当达到曲率的9.9999级时,可以达到光速的199516倍,这时飞出太阳系只需要十几秒的时间。
这些并不是空穴来风,科学家经过相关分析后,认为该方案是可行的,只不过要把空间变得平整,要消耗的能量十分巨大。而且使用的能量也不是我们日常中可见的,而是一种负能量,负能量最早在1948年被提出,被称为卡西米尔效应。
1996年时,美国国家航天局就成立了一项计划,主要用来研究曲率驱动引擎,只不过该项目一方面很烧钱,另一方面似乎又过于超前,最终在2002年该计划就被叫停了,2012年时物理学家哈罗德.怀特透露,他们的团队正在为NASA研究超光速曲率引擎。
近日哈罗德.怀特报告称,他主导的无限空间研究所团队发现了首个曲率泡,尽管它非常小,只有1纳米的大小。
不过从怀特博主的报告中可以看出,他们并没有真的制造出了曲率泡,只不过他们使用的卡西米尔空腔产生的能量密度,和曲率引擎理论上产生的能源密度相似而已,所以只是理论上可以制造出来。
上面我们说过,要发动曲率引擎的能量十分巨大,想要制造出能够包裹整个飞船的曲率泡,所需要的能量至少要几个地球质量转化成的能量,而我们目前连地球的能源危机都火烧眉头,尚没有办法解决,又何谈有足够的能量制造曲率泡呢?
所以就目前来看,曲率引擎只能存在于影视文学的艺术作品中,但这并不意味着人类永远无法制造出它,科学家的如此多的努力为这些畅想提供了理论之外的证据,比如怀特博主发现的成果,就是人类研究曲速航行迈出的重要一步。
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