當前位置: 華文問答 > 科學

9.99級曲速引擎科技近光速10000倍,會引領未來人類星際旅行嗎?

2024-10-08科學

宇宙的廣袤無垠給地球人帶來了巨大的困惑。在群星之間,人類面臨的最大謎題莫過於「宇宙真的太遼闊了!」

宇宙究竟有多大呢?我們無從得知,也許永遠都不會得知。目前可觀察到的宇宙直徑大約為930億光年。宇宙在膨脹,這意味著超出可觀察宇宙範圍的光線永遠不會抵達我們的星球。所以我們無法窺視到可觀察宇宙之外的太空。

宇宙中速度的極限是光速,大約每秒鐘能走30萬公裏。太陽和地球之間的距離,光只需要8分鐘左右就能飛越。這是目前我們所知道的宇宙中的最快速度。換句話說,光速就是宇宙速度的極限。速度頂多如此。

還有,光速的神奇之處在於,它與任何速度相加後仍舊是其本身的速度,與光源所在參照系的移動無關。進一步說,一個物體移動的速度越快,其品質就會變得越大。但是要顯現出這種品質的增加,物體的速度必須接近亞光速,這時品質的變化才變得顯而易見。但在我們日常生活中看到的物體運動速度實在太慢,品質的增加幾乎可以忽略不計。

當一個物體的速度極接近光速時,它的動品質將趨於無窮大。因此,任何擁有靜品質的物體都不可能達到光速。只有那些靜品質為零的物質(比如光子)才能以光速移動,而且它們本來就是以光速移動的。

在人類眼中,光速無疑是快速的。但在宇宙的尺度下,光速卻又顯得如此緩慢。作個對比,人類步行的速度自然比不上汽車,然而對於家居活動來說,步行速度已綽綽有余。要去別的城市,步行速度不夠,可以用汽車替代。而如果要跨國旅行,則需要使用速度更快的飛機。

而一旦脫離太陽系,人類的力量就顯得力不從心。迄今為止,人類還沒有成功脫離太陽系,哪怕是無人探測器也尚未實作。太陽系與最近的恒星比鄰星的距離大約是4.3光年。即使人類能夠以光速行進,也需要4.3年才能抵達比鄰星。

若人類想要探索更多恒星系統,速度無疑是個關鍵問題。即使是光速,抵達其他恒星系統也需耗費漫長的時間。人類的飛船前往其他恒星系統可能需要幾十年、幾百年,甚至是更久。而與人類短短不足百年的壽命相比,實在是太過漫長!

因此,要想實作真正的星際旅行,超光速旅行是必須的,否則人類將被束縛在太陽系內,人類文明的發展也會受到限制。

但問題又來了,就算人類能夠超光速旅行,是否就能解決上述問題呢?

科幻小說和電影中最常提到的超光速旅行方式就是曲速引擎。

曲速引擎並不像傳統發動機那樣直接推動航天器前進,而是在航天器周圍形成一個「時空泡泡」,透過移動這個泡泡來帶動航天器,從而實作超光速旅行。在這個過程中,飛船實際上是相對靜止的,只是周圍的時空結構發生了變化。這種方式並不違背自然法則。

根據愛因史坦的廣義相對論,這種現象的本質是時空的彎曲。有品質的物體能影響時空結構,使之發生彎曲。時空彎曲在外在的表現形式就是重力。這也是為何物體的品質越大,其重力就越強。

如果我們能夠制造出一種機器,能降低飛船後方的時空曲率,那麽由於前方較高的時空曲率,飛船就會被拉拽著向前進。但在科幻作品中,即使是曲速引擎的速度,有時也被認為是「落後」的。

讓我們簡單瀏覽一下圖表中關於曲速引擎的速度描述。以9.9級曲速引擎為例,其速度能夠達到3052倍光速。這是一個難以想象的速度,然而科學家們還是認為這個速度並不足夠。

因為宇宙實在是太過遼闊。以我們的銀河系為例,它的直徑大約為200,000光年。即便以3052倍光速穿越銀河系,也需要60多年的時間,而在宇宙中,類似銀河系這樣的星系實在是太普遍了。

與曲速引擎相比,更讓人憧憬的星際旅行技術莫過於「太空跳躍」,或者說是「蟲洞」。透過蟲洞,人們可以瞬間跨越巨大的星際距離。在這種情況下,曲速引擎就顯得太慢了。

不過,無論是曲速引擎還是蟲洞,對於目前人類的技術水平而言,都還只是美好的夢想。在浩瀚的宇宙面前,人類實在是顯得太過渺小。但我們有理由相信,在不遠的將來,憑借人類的智慧,我們將引領文明走向更加輝煌的未來,飛出太陽系、銀河系,甚至探索整個宇宙,這些將不會只是夢想。