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曲速引擎:曾被寄予厚望 現遭“一瓢冷水”

http://finance.sina.com   2018年06月13日 16:46   北京新浪網

  來源:科技日報

一幅1998年的插圖,展示了飛船利用負能量進行時空扭曲並超越光速。圖片來源:NASA一幅1998年的插圖,展示了飛船利用負能量進行時空扭曲並超越光速。圖片來源:NASA

  2008年8月,美國國防部曾與幾十名研究人員簽約,委託他們探尋最先進的航空航天技術,其中包括人類前所未見的推進、發射和隱形技術。

  2010年4月,研究團隊就推進技術方面,遞交了一份長達34頁、名爲《曲速引擎、暗能量和利用額外維度》的報告。直到最近,這份神祕的報告纔對外公開。

  報告的結論是什麼?曲速引擎何時會實現?人類可能進行超光速旅行嗎?

  這份報告其實還比較樂觀,但理論物理學家卻告訴我們:零可能。

  深孚衆望的曲速引擎

  我們知道,人類若希望挺進更深遠的宇宙,必須要出現比化學能火箭更先進的推進系統。

  曲速引擎(Warp drive)這一概念,是《星際迷航》系列中最常見且最吸引人的存在。它屬於一種超光速推進系統,和跳躍引擎、星際傳送器等科幻作品中的設備作用相似,但理論不同。

  曲速技術在設定上,並不允許在兩點間進行瞬時旅行。而是設想通過在宇宙飛船周圍產生一種正常時空的人工“泡泡”,使飛船能夠以超過光速幾個數量級的速度航行,既保證了安全,又迴避了時間膨脹的相對論性的問題。正因如此,曲速引擎才被視爲人類理想的推進工具。

  除了國防部,美國國家航空航天局(NASA)也一直在跟進這項技術。2015年5月,NASA在約翰遜航天中心設立的工作室展開了所謂的曲速引擎實驗,在模擬太空環境的真空中對這種科幻級的動力系統進行了測試。但結果卻引起一片譁然,因爲他們是通過一套被稱爲EmDrive的動力裝置獲得的推力,並非靠扭曲時空行進的曲速引擎。更重要的是,這套方案的問題實在不小——EmDrive是違背基本物理法則的,許多專家都認爲,NASA的研究結果或爲實驗誤差所致。

  一份理想化的報告

  日前公開的曲速引擎報告指出,從未見過的更高維度以及神祕暗能量,可能並不像人們認爲的那樣遙不可及。

  報告稱,控制更高維度空間,或許就是在技術上掌控暗能量密度的源頭所在,最終能夠在新型推進技術,尤其是曲速引擎的研發過程中扮演重要角色。藉助曲速技術,前往太陽系行星只需短短几個小時,而不是幾年;前往本地恆星系統也只需要幾周時間,而不是數十萬年。

  報告列舉了一些行之有效的物理學思想,除了暗能量外,還有廣義相對論、描述量子“真空能量”存在的卡西米爾效應、認爲存在7個額外維度的M理論等,並表示我們可以利用這些“工具”研製曲速引擎,進而繞過愛因斯坦提出的一個基本法則——真空內任何物體的速度都不可能超越光速。

  其方式就是利用大量暗能量,將額外維度膨脹成一個“泡泡”。這個泡要大到能容納一艘體積100立方米的飛船,飛船前方的時空收縮,後面的時空膨脹,推動“泡泡”和飛船,使其像在一條時空通道中穿行一樣。

  這樣確實無需在技術層面超光速。但報告承認,他們的結論還只是推測,完全理解暗能量的本質可能還需很多年的努力。但在大型強子對撞機取得突破以及M理論發展的前提下,人們或將在瞭解暗能量方面出現飛躍,從而實現技術革命。

  “潑冷水”的理論學家

  下一代太空驅動技術的討論總能令所有人激動。但加州理工學院理論物理學家肖恩·卡羅爾對這份報告進行了詳細研究,他的結論是:“這份報告將理論物理學的細枝末節加以裝扮,讓它們似乎有潛力應用於現實世界,但事實並非如此。”

  卡羅爾指出,曲速引擎並非異想天開的“平地飛昇”,而是真實存在的物理學。另外,額外維度理論、卡西米爾效應和暗能量,所有這些都真實存在。但遺憾的是,在我們有生之年甚至未來1000年,利用這些理論研發超光速飛行技術,可能性爲零。

  他指出這份報告太過理想化,短期內無法成爲現實。在曲速場內,飛船需利用負能量收縮前方的空間,並讓後面空間膨脹,以實現超光速。但目前沒有人知道作爲動力的負能量究竟是什麼,更別提如何利用。半人馬座阿爾法星雖是距離太陽系最近的恆星系統,約4.367光年,但利用一艘100立方米的飛船幾年內就抵達該星,所需的負能量也是一個天文數字。

  即使能夠產生負能量,又該如何捕獲、存儲並以100%的效率加以利用?卡羅爾認爲,現在談實現曲速引擎實在是瘋狂,這完全不是“我們需要更先進的晶體管”這種程度的信心,而是基本不具有可行性的討論。

  “理論上我並不能排除它的可能性,但我認爲它是不可能的。”卡羅爾稱,隨着人們對物理學的認知更進一步,只會更加明確這個答案:“不,我們無法做到。”

  (科技日報北京6月13日電) 

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