關於曲速引擎「 的原理 」有許多精彩的論述。
但實際上,曲率引擎是 不可能實作的 。
超空間這一概念令人絕望的模糊。
盡管愛因斯坦的理論(貌似)支持了其中一些做法,但曲率「引擎」從來就是 科幻作品 的產物,而並非 科學 的產物,基礎物理學多次給出了(具體技術)不可能實作的原因。
以上幾句話不是我原創的,是我 擴寫 自NASA天體物理數據系統(ADS)所收錄的【星際旅行前景】(Prospects for Interstellar Travel) [1] 這本書。
Prospects for interstellar travel - NASA/ADS (harvard.edu)
請思考一下:星系級別的航天器,要跨越秒差距、(千)光年級的距離,該怎麽辦?
千方百計,無非兩種思路:
換言之,要麽使速度越來越快;要麽「使距離越來越近」。
問題是,無法超過光速,在銀河系還怎麽混?
於是 科幻作家們 想到了一條好訊息!
廣義相對論描述了這樣一種重力理論,認為物質和能量會扭曲時空結構。
這個理論給了「距離越來越近」一點基礎。
然後, 科幻作品 在考慮如何打造銀河村的時候,討巧的選擇了「超空間」實作路徑,誕生了「 魔法般的飛行器 」(【宇宙的結構】 [2] ),比如著名的阿庫別瑞引擎。
以這樣的線索,你就可以發現,我們很多人對「曲速引擎」(曲率引擎)大加描述,但實際上說的都是「廣義相對論」,根本不是那個魔法「引擎」。
既然題主明確的問「這個引擎能不能實作」,那麽在狂歡後,我想請大家看到科學家們的思考。
首先,最重要的是:僅僅知道「時空曲率」是不夠的, 科學家壓根不知道這是啥玩意,如何開始設計這種機器。
我們的時空只有在接近恒星時才會產生 輕微的彎曲 ,以產生重力效應而已。
看到這,你可能會下意識想到:啊,原來是科學家不知道怎麽開始,那麽就像一百年前科學家不知道電腦一樣, 未來說不定實作了呢 。
並非如此。
相信我,要論想象力,物理學家可能沒有科幻作家那麽有趣,但他們絕對夠深刻。涉及到原理性問題,某個原理能做什麽、能實作到什麽程度,現實與想象之間就有了無限長的路要走。
因為我也喜歡寫點東西,所以很快就有個亂七八糟的劇情在腦子裏誕生了,舉個粗鄙的例子:
根據觀察者效應,我發明了「 最高觀察者探測器 」,成功尋找到宇宙至高觀測者(如【澤利】)。
為了成為宇宙主宰,我要殺死這位上帝,於是我制造了「 薛定諤之箱 」。
但上帝進入疊加態,還不能明確我把他殺死,於是發明了「 量子去相干觀測儀 」。
在證實上帝已死之後開啟箱子。bingo~人類殺死上帝!!!
這都什麽亂七八糟的?你要問我哪跟哪跟哪,到底咋實作的。
不知道。
反正我有了「人類殺死上帝」之實作路徑,甚至第一步我就能找出「上帝」。
我太厲害了。
我打算留給科學家去設計,奈何科學家十分委婉的告訴我:「 不可能(gun)! 」
所以,一定要註意腦洞和科學的區別,很多現象,人類能夠認識, 但不一定能如科幻般運用 。
哲學始終在論戰「可知論與不可知論」,可從沒有人爭辯「可用論與不可用論」。
因為並不是我們 發現了 重力的作用,就一定可以 發明出 「魔法機器」並「消除重力本身」,讓整個宇宙進入「無重力狀態」,這是哪哪都不挨著的亂想象。
曲率引擎只是科幻作品要解決星系「大跨度」問題,采用了「超空間」思路,拉來了「廣義相對論」背書。然後像我一樣在腦中發明了XX器、XX儀。
假如人類真有這種神奇東西,愛因斯坦自己的說法是:
warp drive requires an impossible premise.愛大爺:emmm你們要這樣說的話,它需要 不可能的前提。
簡單說,太陽的超大質素,在太陽附近彎曲了空間,但甚至都 沒縮短太陽和地球的距離 。
那麽請問要多大的質素和能量,才能讓航天器從銀河系這頭kucha!一下蹦到那頭?
有一位叫Miguel Alcubierre的物理學家想到了解決方法,也就是【星際迷航】的方法,前面提到的阿庫別瑞引擎 [3] ,在曲率泡內飛船沒有真的移動。
他的理論不是真的解決愛因斯坦提出的「不可能前提」,而是又補充了另一個不可能的前提,用他的原話說——需要 奇異物質(exotic matter)。
大量大量的負能量。
前文我們已經講明白了,即便解決這一前提,比如人類獲取、儲存了,甭管怎麽實作的吧,反正有大量負能量。 也只是提出了另一個理論假設,而不意味著就「搓出了空間沖浪板」
因為阿庫別瑞或許提供了一個數學模型,而這個模型沒有物理學意義。
簡言之,說得通,行不通。僅僅在理論上也布滿爭議。
關於曲速引擎的設想,其實都 不可能 。
為了嚴謹一些,我加點定語擴寫一下:
關於[目前科幻作品中所描繪的]曲速引擎,[最初的和最流行的]設想,其實都 不可能 。
基於此,有一個有趣的問題,又帶給我們了。
超空間、超時間,都不可能,甚至一個比一個奇怪,那麽人類還能否建立星際文明?或者與銀河系其他文明通訊?星級文明到底是什麽形態的?
在這樣的條件下 ,更合理的認識是:
形成與地球保持聯系的星際帝國是很困難的,並且其他文明也大概率不會形成廣泛帝國,文明傳播更好的猜測是——非常緩慢此外,還有關於「外星文明數量的謹慎估計」,不在此文討論。
基於以上種種,我本人一直認為,人類親自探索出恒星際航行的奧秘、和外星人光臨地球傳授給人類知識,這兩條路徑的實作概率是差不多的。
或許會有一種「可參與星際文明」的「分發形式」?
亂想的哈。我沒有貶低人類文明的發展前景,不過確實擡高了外星文明的參與可能。
我知道還會有人皺眉:許多科技進步過去看都不現實,你現在看未來,是不是太武斷了?
大誤會啊同學們,人類絕對絕對需要開放的精神和頭腦。
我自認為看過不少科幻作品,也很滿足它們帶給我的快樂,從沒有要跟科幻小說擡杠的意思。
但是各位知道嗎?美國科幻小說的黃金年代離今日甚遠,那時候幻想的跨星際航天,最普遍的器材是什麽「微波爐、電線、管道、投影機、全是文字的顯視器...」
而今天呢?早就可以做的更好了。
我想說的其實是:話題限定在曲率引擎,我們在討論曲率引擎,而真正重要的東西,往往不是現在能確定的。真正好的辦法,我們現在還不知道,也不該是我們現在知道的。
曲率是存在的,但 現在所說的曲率「引擎」是不可能的 ,不只是量的問題。
是我們的路徑被客觀條件限定在了當下。
愛因斯坦的前提,是理論前提,不是唯一前提(比如工程前提、材料前提、套用前提等等)。
單純解決理論前提就需要什麽?
全太陽系的能源也不夠移動一點點, 可能起碼需要曲率引擎吧(哈) 。
也就是說,以科幻小說設定的曲率引擎,需要至少達到曲率引擎級別的東西(不管叫什麽了),才「有可能」(僅僅是可能)獲取遠超星系級別的巨量能源(不管是暗物質還是什麽神秘的東西了)。
而要制造可用的曲率引擎,又至少需要巨量能源這個前提。這時候所謂的多大量已經不重要了。
因此,光愛因斯坦的前提就是不可能的,所以愛因斯坦說這是「不可能的前提」(噗)。
這有點像什麽呢,像是公元前的人類想象:
未來的交通工具應該是三百萬匹駿馬拉超級快車。
一定跑的飛快!巨遠!賊有勁!
很多當時的「科學家」就說了,啊!那可真需要非常多的馬呀!
可問題不只是馬夠不夠多 ,而是要繼續研究:什麽樣的車、繩、工程、馬夫可以做到。
真的快嗎?不一定。安全嗎?不安全。
A說:不可能,能連線三百萬匹駿馬的大車該怎麽設計怎麽做?該怎麽行動怎麽跑?
B說:不可能,你想要那麽快的車,至少需要三百萬匹駿馬。
嘿,閉環了。彼時彼刻,恰如此時此刻。
從理論上講 ,三百萬匹馬還真有可能那麽強勁。
問題不出在最後人類能找出多少匹馬,而是出在這種車怎麽設計怎麽制造、怎麽行動怎麽跑、怎麽造路怎麽實驗、怎麽套用怎麽成熟、能跑多遠能拉多少人...盡管這聽上去酷極了。
因此,我當然不會在文中咬死了說「人類到滅亡也做不出三百萬匹駿馬齊奔跑的超級大車!」
我又不是神棍,所以只能出於科學態度的講:
現在用高鐵。
理解這一點,你再回想超級馬車。
超級馬車能造出來嗎?我依然說不可能。
而且,盡管不存在多少絕對真理,但至少今天我敢斷言:
人類2050年也造不出來三百萬駿馬的超級大車。
那麽人類長途之路鎖死了嗎?沒有呀。我們有真車、有飛機、有高鐵...這玩意誰敢想啊?
盡管未來也做不出超級馬車,但那已經不重要了,也不需要了。
這篇文章旨在說明, 曲率引擎只是現在太流行了,看上去太酷了。
我們現在能想到的,純屬想多了,只不過是有眼下的理論供人幻想罷了。
星際航行是人類目標。曲率引擎?那算個啥。
未來的未來,可能會有真·超空間解決方案, 叫不叫曲率引擎不重要,我說的只不過是今天科幻作品中所謂的「曲率引擎」。
你願意的話,當然可以把高鐵繼續稱作「超級馬車」,那個「過去」的人類超級工程。
今天的車路叫馬路,未來的太空通道可能叫「曲路」等等等等。
最後,希望可以有這樣的理解:
即便人類已經發現了支持超空間旅行的材料,我們現在也還不知道。
因為沒有實踐到那一步。
所以我做出總觀點:對於這些遙遠到虛無縹緲的事情,只有探索和積累,實踐並行展。
而不是先投擲一個玩意,說它可以怎樣,但怎麽看都「不可能」。
關於未來,我們能想到的,或許是不可能的。
而我們今天想不到的,才是最有可能的。
參考
- ^ Mauldin J H. Prospects for interstellar travel[J]. NASA STI/Recon Technical Report A, 1992, 93: 25710.
- ^ Green B. The fabric of the cosmos: Space, time, and the texture of reality[J]. Journal of chemical education, 2005, 82(6): 822-823.
- ^ Alcubierre M. The warp drive: hyper-fast travel within general relativity[J]. classical and Quantum Gravity, 1994, 11(5): L73.