來源:新華網
2009年5月15日

美物理學家解讀如何實現超光速飛行
來源:新浪科技 據美國廣播公司(ABC)報道,物理學家認為,超光速飛行可能在理論 上是可行的,但實際情況卻未必如此。美國兩名物理學家認為,他們 已經找到如何在不違背物理學定律情況下實現超光速飛行的途徑。但 壞消息是,我們可能不得不犧牲木星以體驗這種超級飛行。 試圖打造現實版《星際迷航》 貝勒大學物理學副教授傑拉爾德·克利文(Gerald Cleaver)及其博士 後研究員理查德·奧伯塞(Richard Obousy),將物理學一些最難于捉 摸的領域結合在一起——其中包括弦理論以及廣義相對論——制定了 一項雄心勃勃的計劃,試圖讓《星際迷航》中展現的曲速飛行成為現 實向前邁進一步。毫無疑問,克利文和奧伯塞的夢想成為現實的可能 性微乎其微。 《星際迷航》係列影片的創作者永遠也無法解釋,“進取”號飛船如 何以超過光速的速度在宇宙中穿行。如果人類希望探索銀河係的“後 院”,打造超光速飛船是必須要取得的一項小小的成就,更不用說入 主宇宙的遙遠區域了。 唯一的問題是,艾伯特·愛因斯坦(Albert Einstein)曾經指出,超光 速飛行是不可能實現的。克利文在接受採訪時表示:“物體擁有質量 ,無法以光速移動。根據愛因斯坦的著名方程式,隨著移動速度越來 越快,物體的質量也會不斷增加。隨著移動速度接近光速,物體質量 將變得無窮大。換句話說,一粒灰塵以光速飛行時將擁有無窮大的質 量,此時此刻,需要借助無窮大的能量才能讓這粒灰塵以接近光速的 速度移動。也就是說,我們最好將人類從“進取”號�甯P飛船的乘客 名單中刪除。 星際航行需借助“曲速泡” 克利文和奧伯塞對1994年首先由墨西哥物理學家邁克爾·埃爾庫比爾 (Michael Alcubierre)提出的一項理論進行了擴展。他們表示,光速 還不算特別快。埃爾庫比爾指出,我們不必考慮曲速飛行,星際航行 真正需要的是打造一個“曲速泡”。根據埃爾庫比爾的理論,質量可 能受限于愛因斯坦提出的計算公式,但在太空環境下未必會受到這種 限制。 貝勒大學的兩名研究員認為,讓飛行器——例如“進取”號後方的空 間膨脹同時壓縮前方的空間是可能辦到的,最終形成一個能夠以遠遠 超過光速的速度穿過愛因斯坦所說的時空結構的氣泡。曲速泡內部的 “進取”號會隨著曲速泡在太空中穿行高速前進,而飛船本身則保持 靜止不動,因此避開了愛因斯坦提出的問題。克利文在加利福尼亞州 (美國的衝浪中心)理工學院獲得博士學位,他非常喜歡用“衝浪”來 形容這種超光速飛行。 如何打造這樣一個泡泡?由于這個問題,整件事情變得復雜起來。宇 宙包括一切類型擁有質量的物體並且一直以超過光速的速度膨脹。克 利文表示,自上世紀70年代以來,我們便已知道這一點。在大爆炸後 的一瞬間,宇宙便在一個非常短暫的時間內開始以超光速向外擴張。 根據弦理論(在探索有關世上萬物的一項可靠理論的物理學家中間非 常流行),在誕生後的第一秒,宇宙的體積從一個原子的核子的1.0 × 10-21大小膨脹成大約一個籃球。 “在此過程中,太空本身也正以超 光速擴張。” 復制最初幾秒的宇宙 在加州理工學院,克利文曾在傳奇人物、弦理論領域領導者約翰·施 瓦茲(John Schwartz)的教導下攻讀學業。根據他的假設,利用正負 暗能量部分復制最初幾秒的宇宙是可能做到的,暗能量據信是宇宙擴 張背後的驅動力。 具體做法是,將正能量置于“進取”號之後,將負能量置于前方,在 兩種能量共同作用下,飛船便能夠以曲速飛行。克利文說:“飛船前 方的空間以超光速萎縮,後方空間則以超光速膨脹,推動曲速泡以及 內部的飛船,整個過程就像衝浪一樣。” 如何才能做到這一點呢?雖然還不能給出準確答案,但貝勒大學的兩 位研究員提出的理論認為,只要擁有足夠能量,便有可能改變11次元 空間。11次元空間是弦理論的關鍵組成部分,弦理論認為維度的數量 遠遠超過我們在地球上看到的3個。 將木星變成能量? 克利文表示,借助于足夠的能量,“進取”號前後的時空維度至少可 以讓曲速泡踏上徵程。他說:“所需要的初始能量可以與整顆木星的 質量相提並論。如果能夠將木星轉換成能量,曲速泡便可進行發射。” 根據弦理論,為了穩定負責保持曲速泡朝數量無限多的其它宇宙前行 的係統,飛船可能需要更多能量。(其它宇宙發出的光線仍需很久才 能到達地球,因此並未被我們觀察到。)克利文承認,他並不希望看 到這種事情發生。“根據弦理論,埃爾庫比爾效應可以成為現實,這 僅僅是在理論上對埃爾庫比爾效應如何成為現實進行討論。” 值得關注的是,克利文和奧伯塞還有更多問題需要面對。對于弦理論 應否被視為一項受人尊重的科學,科學家一直存在爭議。很多科學家 認為,弦理論無法加以證明或者反駁,因此不能被視為一項科學。其 他科學家則寄希望于未來一些造價異常昂貴的機器,認為它們可能擔 負起證明或者駁斥這一理論的使命。 退一步講,如果“進取”號飛船一直在非常稀薄的空氣中航行,即使 能夠以接近光速的速度飛行,它也需要4年多時間才能抵達太陽係外 距離我們最近的�甯P,而造訪旗下行星存在生命的數量眾多的�甯P則 需要數百年之久。 我們必須意識到,《星際迷航》畢竟只是一部電影,所呈現的東西並 沒有必要建立在事實基礎之上。除此之外,我們還要面對一個不可回 避的問題,即究竟有多少木星可以讓我們來犧牲?(秋淩) |