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如何去第二地球?靠曲速飞船/反物质燃料/虫洞 – 第二地球,另一个地球,曲速飞船,虫洞 – IT之家

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科学家称人类将不得不进行星际移民

• 作者 罗辑 •
2015年01月24日08:36 • 腾讯网

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  据国外媒体报道,如果地球“陷落”,我们该怎么半?有着末日情节的一些科学家们一直在思考这个问题,来自气象学家的消息称,目前扭转气候变化的措施可能为时已晚,地球将变得不宜居住,星际移民可能是我们唯一的选择。对于天体物理学家和狂热的科幻小说迷而言,行星际移民显然非常有趣,而且足够令人兴奋,但如果真的要进入星际移民阶段,我们将面临更多的困难,是否还有更好的办法呢?

  科幻小说已经为我们描绘了太空旅行的情景,大多数星际旅行都非常枯燥,因为宇宙空间实在是太大了,距离我们最近的比邻星为4光年,即便是光都要花4年的时间才能抵达,我们距离银河系中央大约2.7万光年,如果前往仙女座星系,则需要花200多万年。不幸的是,爱因斯坦的相对论限制了超光速飞船的出现,也就是光速上限,任何物体都无法超越光速,因此超光速飞船显然不可能诞生了。如果未来几百年内我们将面临星际移民,现在的物理和工程技术很可能无法满足需求。

  在许多科幻作家的眼中,星际移民并不是件难事,因为虫洞、时空扭曲这些情节都可以化解这个困难,事实上虫洞并不是科幻作家想象出现的事物,在物理学家的方程中也允许虫洞的存在,至少我们已经发现虫洞在数学推到上的可行性。我们今天所认识的事物都是基于可预见的牛顿定律,但这个定律无法将人类带入更高级的文明,即便是再好的推进系统,都没有无法实现星际旅行,因此我们需要从时空上入手,通过时空捷径实现星际旅行。根据当前的航天技术,热核推进系统有望在可预见的将来出现,我们能够达到光速的百分之几的速度。

  在星际移民前,我们还需要找到合适的行星,天体生物学家认为银河系内的宜居星球其实并不缺乏,平均数千颗恒星中就有一颗适宜居住的行星,但要找到与地球非常相似的行星仍然需要花一点时间。我们现在所面临的问题还处于比较基础阶段,比如如何降低航天活动的费用,规模化的航天产业和可重复使用的火箭有助于我们将入轨费用降低到可接受的程度,这样才能实现近地轨道资源的利用,这也是实现星际移民前的重要一步。

对广阔空间的探索在人类历史上从未停止过,特别是在过去的一百年里,离开地球,甚至离开太阳系去寻找我们的第二个家园,第二个8455网站,”地球”,不再是那么遥远,不再只是一个梦想。我们人类在上个世纪登上了地球以外的第一颗行星:月球,我们完全相信,第一批在火星上着陆的宇航员已经出生了,也许你和我,或者你和我周围的人,是下一个登陆火星的人。离开地球探索遥远空间的关键是速度。RichardOBEs是研究弯曲发动机(超光速空间弯曲飞行)原理的少数物理学家之一。他曾说过,弯曲的宇宙飞船在由空间扭曲形成的波动波中运动,就像冲浪者乘坐海浪一样。这里的类比是冲浪者乘着海浪,当海浪在他们身后上升时,他们可以推动冲浪者利用风浪,这是宇宙飞船如何通过推拉空间来驾驭宇宙中的风浪的一个很好的比喻。

今日凌晨,美国航空航天局公布了开普勒空间望远镜的新发现——开普勒452b,一颗目前为止各方面最接近地球的系外行星。

这个概念在一定程度上源于空间正在扩张的事实,如果我们能够让它在人类意愿下扩张,我们也许能够驾驶弯曲的宇宙飞船。”对空间的操纵在宇宙飞船后面膨胀并将其压缩在前方,从而导致扭曲的空间波以超光速在宇宙中运动。当放置在这个所谓的弯曲气泡中时,航天器就像乘客一样,这并不违反爱因斯坦的光速最快的原理。虽然翘曲发动机在这个时候是一个科学幻想,但后来得到了一些物理学理论的支持。1994年,墨西哥物理学家MichaelAlcubitre推出了复杂的数学公式来支持它,不幸的是,没有一家数学公司能够告诉我们如何将谎言变成现实。尽管科学家们有很多疑问,但并不是所有的怀疑论者都认为卷发引擎毫无用处。他们指出,卷曲的气泡可能很难实现,但是如果超级先进的人类用超光速的扭曲引擎制造子弹列车,可以穿越时间和空间到达其他行星,那该怎么办?

它只比地球大60%,和母恒星的距离非常接近地球与太阳的距离,有很大的可能性会是一颗岩石行星,所有的这些都指向一个可能——这颗地球的孪生行星很有可能存在液态水和生命。

在探索时空旅行的秘密时,我们一定会提到扭曲引擎的理论,或者超越光速的其他方法,这是星际旅行梦想中最流行的解决方案,它可以把任何宇宙飞船变成时间机器。”对未来最乐观的看法描绘了宇宙飞船以弯曲的气泡离开地球的画面,就像熟练的冲浪者抓起海浪离开海滩一样容易,但即使是乐观的物理学家也不得不面对一些残酷的现实。如果卷曲船的工作原理与冲浪相似,新手很难完成卷曲驾驶。就像海边冲浪一样,如何控制宇宙飞船也是个问题,因为科学认为弯曲的宇宙飞船无法制造自己的空间盾牌。有一个问题经常被引用。在卷曲速度驱动模型中,我们可以随意将飞船与气泡分离,也就是说,飞船不能接触到气泡,因此一旦启动,就无法关闭弯曲的气泡。但是,如果一艘星际飞船不需要担心它的曲线转换,会发生什么呢?我们可以想象一个先进的文明,我们知道足够的物理原理,会有某种卷曲的自动扶梯或走廊预先设定的卷曲管道,如果你愿意的话,它也许能驾驭某种波浪,直到它像火车一样驶向其他星球,它的乘用车可能比光还快。

但是这一切都只是“可能”,由于不是抵近观察,开普勒空间望远镜所能做的工作其实并不多,那么我们可不可以发射一个像“新视野号”探测器一类的装置,到开普勒452b附近去一探究竟呢?

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首先我们要知道开普勒452b到地球之间的距离:1400光年。也就是说,即使以光速前进也需要1400年才能到达。

但不管是谁发明了它,都需要几千年的时间才能以亚光的速度建造它,消耗比我们想象的还要多的能量,也许至少要利用整个地球的能量输出。”这是我们可以假设和讨论的,但还没有人能够实施它。但那是科学。仅仅100年前,谁能想象我们能取得如此巨大的科技成就,以至于一百年前只出现在科幻电影中的许多理论,其中很多已经出现在我们身边,你能想到人类技术在一百年后能达到多大的程度吗?

人类目前制造出来的最快飞行器是1976年发射的太阳神2号太阳活动探测器,它的速度高达70.22千米/秒,太阳神2号的速度之所以这么快是因为它离太阳足够近,直接运行在水星的轨道之内,作为向太阳系外发射的探测器,速度最快的自然是1977年发射的旅行者1号,它的速度是17.06千米/秒。

物理学家可能已经发现了在太空中形成虫洞的秘密。根据一项新的研究,超大质量黑洞周围的一些暗物质可能形成一个奇怪的时空隧道。长期以来,这类东西一直存在于许多科幻小说中。

即使是以70千米/秒的速度来看,与光速的30万千米/秒相比仍是太慢,仅相当于光速的1/4286,太阳神2号需要六百万年才能到达开普勒452b,旅行者1号更是需要三千万年才行。

物理学家最新的研究成果详细描述了黑洞喷射器形成的涡旋磁场可能将暗物质转化为负能量状态。理论上,这可能是形成稳定虫洞的最佳条件,并暗示了星系旅行的可能性。

那么,有没有什么黑科技能帮助人类在短时间内抵达开普勒452b呢?

虫洞是科幻小说中的东西。理论家认为,这是一条连接宇宙两个遥远终端的时空隧道。在许多科幻作品中,太空穿越虫洞可以飞到难以想象的距离。在科幻电影”星际迷航”(Star
Trek)中,探险家利用虫洞前往极遥远的空间,为人类寻找新家。

利用核聚变产生动力,推动火箭前进。在核聚变反应中,核子被迫进行聚合从而产生巨大的能量。2009年12月,英国《新科学家》网站,认为这种技术,有可能在数十年之后实现。

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一旦科学家掌握了受控核聚变,那么他们将控制反应中产生的带电粒子,并让它们从喷口喷射而出。从核聚变反应堆喷出的粒子能使二级火箭的速度达到光速的12%。核聚变火箭推进的宇宙飞船同采用核裂变火箭推进的星际旅行类似,能很快地飞抵最近的恒星系,但却没有更多潜力可挖。

如果你扭曲时间和空间,你需要大量的物质和能量。然而,从理论上讲,这种扭曲是可能的。在虫洞中,可以通过扭曲时间和空间的结构来创建捷径。

12%的光速虽然是一个很可观的速度,但对于距离地球1400光年的开普勒452b来说仍然太慢。

据外国媒体报道,暗物质是宇宙中最难以捉摸的组成部分之一。科学家一直在试图找到暗物质存在的物理证据,以满足现有的空间数学模型。然而,迄今为止,人类还未能直接探测到暗物质。根据英国兰卡斯特大学(University
Of
Lancaster)科学家最近发表的一项新研究,将少量暗物质加入到超大质量的黑洞中,可能会形成宇宙中最奇怪的东西之一-虫洞。

如果燃料足够,核聚变引擎可能会带我们花数十年的时间到达离地球最近的恒星——比邻星,但到达开普勒452b则需要一万多年,这还没有考虑漫长的加速和减速时间。

通常,虫洞是科幻小说中的东西。理论家们认为,这是一条连接宇宙两个遥远终端的时空隧道。在许多科幻作品中,太空穿越虫洞可以飞到难以想象的距离。英国兰卡斯特大学物理学家康斯坦尼-康斯坦蒂诺斯博士认为,在某些星系的中心,高密度气体和尘埃在超大质量黑洞周围猛烈燃烧,由黑洞喷射器产生的强磁场可能会影响暗物质的性质。当星系核心燃烧时,由理论粒子轴突组成的暗物质尤其有可能受到影响。

名符其实的黑科技,最早出现在美剧《星际迷航》中,最初只是一个不切实际的幻想,但后来理论物理学家米给尔·阿库别瑞在1994年提出以他为名的阿库别瑞引擎,使得超光速航行变得可能,并且不会违反广义相对论中“没有物体可以局域地比光速还快”。

这些反物质粒子被以为充满于整个世界,互相之间存在弱小的影响,它们的存在有助于星系结构的构成,它们就好比是一种充满于整个星系的不可见薄雾。季莫普洛斯博士解说说,当星系翻腾的中心开始冷凝时,强壮的旋涡状磁场有或许体现得极为奇怪,它甚至有或许转化成一种负能量状态。当这种暗物质存在于星系中心的超大质量黑洞周围时,超大质量黑洞、喷射物构成的旋涡状磁场以及轴子暗物质这三种元素彼此结合,就有或许构成一个虫洞。

由于原理相近,人们也把阿库别瑞引擎称为曲速引擎,这个概念也在中国着名科幻作家刘慈欣的作品《三体》中出现过。

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阿库别瑞提出,可以制造一种能够令前方空间收缩而令后方空间膨胀的引擎,以空间的“变形”来推动飞船前进。由于空间膨胀的速度没有任何限制,所以这种飞船的乘客可以感知到自己的速度超过了光速。

季莫普洛斯博士以为,“在活泼的星系内核,这些元素或许促进虫洞的出现。”这位物理学家还以为,超大质量黑洞转化成安稳虫洞的进程有或许也与星系的构成方法及活动方法相似。与黑洞不同,虫洞或许与两种方法都相似。此外,因为超大质量黑洞存在奇点,虫洞应该是一个时空无限扭曲点。因为负密度反物质的奇怪特性,即使没有虫洞的构成,磁场也足以转化轴子,因而对周围星系发生强烈的影响。

如果能够实现,飞船将会是被一个“曲率泡”裹挟着前进。它在本地参考系内没有任何加速度,也就不会受到广义相对论的速度制约,而且不会出现时间变慢等相对论效应。

季莫普洛斯的研究成果暗示,在世界中或许存在这样的安稳事物。他表明,“如果暗物质是轴子,我们可以想像到,先进的文明有或许人工发明一种旋涡状磁场,并有或许改变当地暗物质的某些天然属性,从而有或许构成一个虫洞。这有或许是实现星际游览或韶光游览的一种方法。”

假如有一艘这样的飞船以单程两星期的速度飞到潘多拉再回来,其乘员的年龄将比出发前增长四星期,与留在地球上的情形一样,不必担心发生所谓的“双生子悖论”。

2012年,物理学家哈罗德·怀特透露了一个堪称惊天动地的消息:他和他的团队正在为美国航空航天局研制超光速引擎。驾驶装备着这种引擎的飞船,从地球飞到电影《阿凡达》中的潘多拉星球,仅需要几个星期而已。不过他们公布的只是一个理论上的实物模型。

怀特表示,一旦曲速宇宙飞船真正面世,只须两周便能到达距离太阳最近的恒星系南门二。南门二距离太阳约4.37光年远。按照这个速度推算,1400光年也只需6年多的时间即可到达。这比新视野号到达冥王星花的时间都要少。

1928年英国物理学家狄拉克首先从理论上提出了存在反物质的假说,认为存在和构成普通物质的基本粒子质量相等但电荷相反的基本粒子,并有由这样的基本粒子构成的反物质。仅仅4年后,这个假说就得到验证。

由于反物质和物质如果相遇,将会湮灭,正反物质的质量将全部转化为能量,按照爱因斯坦的质能公式E=mc^2释放巨大的能量。反物质发动机的好处是反物质的湮灭可以自发产生,不需要象核发动机中的核反应那样需要许多条件,所以就不需要很大的反应堆,可以减轻飞船重量。

就目前所知道的所有物理反应而言,这是效率最高的燃料。正反物质湮灭所释放的能量巨大,是氢氧化学反应的1百亿倍,太阳核心热核反应的300倍。一片阿司匹林那么大的反物质同物质湮灭产生的能量足以让一艘飞船巡弋数百光年。

据科学家测算,以反物质为动力,飞行器的速度则可接近光速,在宇宙空间中可以以光速的70%飞行,那么到达开普勒452b的时间需要2000年。这对人类来说仍然太过漫长,不过足够我们到太阳附近的一些恒星做星际旅行了。

虫洞是在广义相对论中容许存在的一种特殊结构,它可以把时空中的两个点直接连接起来,不管这两点在空间距离上或时间间隔上相距多远。对它的简单理解,就如同一张纸上相隔较远的两个点,通过折叠将两点重合在一起。

利用虫洞的特性,我们就有可能在较短的时间内完成远距离的空间旅行,或者进行时间旅行。不过,我们还没有在天文观测中找到虫洞存在的实验证据。

在理论上也还存在各种各样的困难。例如,制造和维持虫洞可能需要具有负能量的物质。

着名天体物理学家霍金认为,虫洞就在四周,只是小到肉眼很难看见,它们存在于空间与时间的裂缝中。如同在3度空间中,时间也有细微的裂缝,而比分子、原子还细小的空间则被命名为“量子泡沫”,虫洞就存在于其中。不过,霍金表示,这些隧道小到人类无法穿越,但有朝一日也许能够抓住一个虫洞,再将它无限放大,或许将来也可以建造一个巨大的虫洞。

如果能真的制造出虫洞,那么通过它来抵达开普勒452b显然是最节省时间的方式,像《星际穿越》一样,可能坐一站公交的时间就到啦。

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