曲率驱动引擎是怎么一回事?人类能通过它突破光速吗?

曲率驱动引擎是怎么一回事?人类能通过它突破光速吗?

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在这个宇宙中,物理法则无处不在,它们约束着这个宇宙,按照一定的规则来运行 。其中一个法则,是对速度的约束,那就是光速 。
光在真空中的速度大约是30万公里每秒,这是宇宙中最快的速度 。
爱因斯坦告诉我们:宇宙中没有什么可以加速到光速 。可是,人类就是这样,从来都不信邪,才会有各种各样科学的突破 。尽管从理论上来说,人们都理解光速的无法超越 。可是,依然有人孜孜不倦,想要打破这个“规则” 。
1994年,墨西哥物理学家明戈·阿尔库贝利提出了一种方案,或将解决光速限制的问题,那就是曲率驱动引擎,又叫曲率引擎 。所谓的空间,是三维立体的,有长、宽、高三个维度,看起来是均匀分布的——这个看起来是没错的,如果空间不均匀,岂不是我们走到某个地方,就会被拉长或者压扁?科学家却告诉我们:空间确实不永远是均匀的,它有的时候是弯曲的 。三维时空的弯曲也许难以理解,但是我们可以将三维空间降维到二维平面来理解 。
如果有一张平铺的网,它就是二维的空间 。如果你用力按住某一部位,它就会凹陷下去 。凹陷的多少,被称作它的曲率,这取决于你用多大的力来按它 。
或者形象地来比喻,假如你驾着一只小船在河上滑行,结果突然小河到了尽头,前面是一个巨大的瀑布 。然后你和你的小船在瀑布处坠落,下落的速度将会远远超过滑行的速度 。同样的,在宇宙中,如果找到三维时空的“瀑布”,或者说它的“凹陷”处,借助时空的弯曲,就可以实现超高速运行 。
而宇宙中,空间的分布非常诡异,每一处都不算是绝对“平整”的 。因此,为了能够实现更好的加速,还需要把后方的空间“拉成”平整的 。那么,这个方法为何被认为是突破光速的解决方案呢?科学家指出:和以往其他的加速原理不同,本质上来说,曲率驱动引擎的能量并非是用于加速航天器本身,而是制造一个可以加速的环境 。还是以小河划船的例子来说明:一个人划船的速度,可能只有10公里的时速,不论他吃了多少饭,哪怕打了兴奋剂,也不会超过15公里 。
而如果滑到瀑布边缘开始下落,按照牛顿定律简单计算,只需要半秒的时间,就超过这个速度了 。因此,曲率驱动引擎并非是简单地给航天器加速,所以原理不同 。而在曲率驱动引擎所在的空间内,它并没有超过光速,只是随着空间的扭曲而变化,就和宇宙边缘的膨胀速度可以超过光速一样的原理 。而且,这样一来,航天器飞行所需要的能量,也可以大大减少 。
比如我们想去火星,可以在地球和火星之间将空间扭曲,然后航天器通过“坠落”的方式,“掉”到火星,就非常快了 。2012年9月14日于美国宇航局约翰逊空间飞行中心举办的星际飞船100周年研讨会上,该局科学家哈罗德·怀特对曲率驱动引擎做了预测,指出这种航天器应该是一个环状的结构,类似于甜甜圈的外形 。对于曲率驱动引擎,刘慈欣在《三体》中也有描述 。看起来,它或许真的是人类星际航行的一个解决方案 。
目前,也有一些科学家在做相关的研究,约翰逊空间飞行中心也正在实验室研究曲率场干涉仪 。
曲率驱动的科学解释
曲率驱动引擎是怎么一回事?人类能通过它突破光速吗?

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宇宙的空间并不是平坦的,而是存在着曲率(曲率为半径的倒数,曲率越大半径越小),如果把宇宙的整体想象为一张大膜,这张膜的表面是弧形的,整张膜甚至可能是一个封闭的肥皂泡 。虽然膜的局部看似平面,但空间曲率还是无处不在 。
一艘处于太空中的飞船,如果能够利用某种方式把它后面的一部分空间烫平,减小其曲率,那么飞船就会被前方曲率更大的空间拉过去,这就是曲率驱动 。
三体中的曲率驱动是个啥?这可能是人类“越狱”的唯一希望
曲率驱动引擎是怎么一回事?人类能通过它突破光速吗?

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太阳系直径约1.9光年,离我们最近的星系有4.2光年,而我们连上火星都还费劲 。我们的飞船太慢了,太阳系就像座监狱,剥夺了人类 探索 宇宙的自由!我们都知道, 根据相对论,速度越快,质量越大 。
【曲率驱动引擎是怎么一回事?人类能通过它突破光速吗?】根据牛顿第二运动定律,物体的加速度等于受到的力除以质量,如果当速度增加,为保证物体持续加速,所施加的力就必须也增大,至此,问题来了,如果物体的速度要达到光速,那么质量就会是无限大,需要的力也必须无限大,但是我们永远也无法找到无限大的力,所以物体的速度永远不可能达到光速 。