突破!曲率引擎,使我们距离星际迷航更近了一步!
导语
“曲率引擎”是电视剧《星际旅行》中的一种发动机,这种发动机能够使太空船达到曲速飞行,从而实现星际旅行。
但是我们大多数都知道宇宙中的最高速度是光速,如果是现实中的物理世界,曲速飞行就相当于魔法般的存在了。
那么如果我们仍固守现实中的物理定律,这个曲速飞行是否还在“公设”呢?
事实上,物理学家们正在探索曲率引擎是如何工作的,我们只是安全地从一颗星球把另一颗星系变得离我们近一些。
其中的一些挑战是物质配置上,而最新的研究表明这股阻力已经被突破了一部分。
曲速飞行的理论基础。
要理解曲速飞行,就得先理解它是怎么做到的,做到这一点,我们得先从图画中的点开始。
假如有一个点,没有长宽高,也就是没有尺寸,但是我们可以通过数学语言将这个点表达出来。
若我们把这个点的位置用(x, y, z)来表示,我们就将这个点表达出来了。
当然,我们也可以将这个点的运动状态用(x(t), y(t), z(t))来表达。
这样,我们就能比较好地观测一个点的运动。
但如果这个点有尺寸了呢?
既然有了尺寸,那就需要用一个曲线或者曲面来表达了。
如果用(x, y)来表达这个点,那我们就能得到一个曲线,而用(x, y, z)来表达这个点,我们就能得到一个曲面。
其中,变量t是时间的函数,x、y、z是时空中的位置。
在物理学中,我们是用曲线还是曲面来描述一个物体的运动,就是它的尺寸是零还是不为零。
在宏观世界中,我们所处的常见环境是三维空间。
在微观世界中,我们所处的环境是四维时空。
在四维时空中,事件的发生不仅仅是时间的问题,还和位置有关,所以我们需要用(x, y, z, t)来描述它。
它在时空中的位置将被视作一个点,随着时间的变化,这个点就会形成一个线。
这条线叫做世界线,一个物体的运动状态可以用它的世界线来描述,世界线所处的位置也叫事件。
同理,三维空间中的物体在运动的时候,其位置在时空中的事件形成的世界线,其位置可以用(x, y, z)来表示,也可以用(x(t), y(t), z(t))表示。
一个事件在另一个事件处引起的变化可以看做是通过时间分开了的,也就是光速。
这种几何模型是由艾萨克·牛顿提出的。
它是一种在相对论的框架下,物体运动的模型。
但是这种模型只能包含宏观物体的运动,而对于微观物体的运动无能为力,更无法解释许多宇宙中不合理的现象。
而要解释宇宙,爱因斯坦提出了广义相对论。
这种几何模型有着和牛顿力学模型同样的问题,同时还有一个问题就是没有能够解释引力的理论。
牛顿的引力理论认为,物体对物体之间有引力,这种引力是一种万有引力,但是没有能够解释这种万有引力的原因。
而爱因斯坦的广义相对论就刚好解决了这个问题。
爱因斯坦认为,引力是由物体对时空造成的曲率所导致的,这种观点在一定程度上解释了引力现象。
同时,在时空中的曲率可以将它想象成一块布,在没有人坐在上面的情况下,这块布就是平直的,而当有人坐在上面的时候,布就会发生形变。
同理,宇宙中的物体对时空的作用和人坐在布上是一样的。
所以正是这种曲率理论,于是就有了“曲率引擎”。
曲率引擎操纵时空。
那么曲速飞行是怎么做到的呢?
其实它原理很简单,就是通过操纵物质让它处在负质量状态。
举个例子,我们知道一个人的重量是65kg,而如果他穿上一件重500g的衣服,那么他的重量就变成了65.5kg。
那么如果一个人没有质量,那么就没有重量。
并且在物理学中,质量可以有正负,而如果质量为负数,那么它的重量就为零,也就是没有重量。
而这样的物质我们叫做“异物质”。
然而,曲速飞行的关键并不在于质量,而在于能量。
在牛顿时代,物质是有质量的,而它的运动状态由能量来决定。
而在爱因斯坦的相对论中,物质的运动状态不仅取决于能量,还取决于质量。
换句话说,牛顿时代的物质有质量,但没有能量,而在爱因斯坦时代,物质有能量,但没有质量。
所以,曲率引擎不是想达到光速还是超光速的问题,而是一种操纵时空的方法。
如果我们能在更快的时间内到达另一个地方,那么我们就能跑的更快,也就不需要超过光速,当然,这是一个简单的例子。
而在爱因斯坦的相对论中,我们知道能量可以由质量转化而成。
这也就意味着,我们不需要固定不变的质量,我们只需要固定不变的能量,而这正是物理学家们正在努力做的事情。
所以,只要时空科学广播的“能量条件”得到了保障,那么曲率引擎的突破就只是时间问题了。
另一种曲率引擎的解法。
虽然在现在看来,曲速飞行是很遥不可及的,但是它却不是不可能的,在另一种现实中,它是可以做到的。
那就是在我们已知的物理定律中,虽然光速还是最快的,但是我们仍然可以在更快的时间内到达另一个地方。
虽然在我们眼中,太空船处于静止状态,但是它们却是在行驶的,只不过它们是在行驶时空的大船。
在爱因斯坦的相对论中,我们知道,太空船是在宇宙中穿梭的,但只要时空不会变,我们就永远在原地。
所以在时空船穿梭的世界里,我们永远是在行驶的。
那么如果我们不给时空船提供能量,那么它就会一直在行驶,只要我们等着,时空船就会返回来。
所以这就是曲率引擎的另一种解法,我们可以在不需要加速的情况下,就能到达目的地,这无疑是一种突破,但它仍然有限制。
虽然它有限制,但是它是可行的。
如果我们想向右行驶,那么我们需要向左行驶,同理,如果我们想向前行驶,那么我们需要向后行驶。
只要我们能找到规律,那么我们就能到达目的地。
结语
曲速飞行的突破是一种对引力理论的一种突破,是对我们现有的物理规律的一种质疑。
正是这种质疑,这种快速追赶的精神,我们才能够不断进步,取得一种又一种重大突破。
尽管曲速飞行在现实中并不可行,但我们再一次突破了自我的认识,让我们能够更加深入地去研究宇宙,去探寻未知的领域,让我们逐渐走向千秋万世,走向未来星辰大海!