1977年,NASA先后發(fā)射了旅行者一號(hào)和二號(hào)星際探測器,它的任務(wù)是探測四個(gè)遠(yuǎn)日行星后飛出太陽系。
旅行者一號(hào)上搭載了有關(guān)人類信息的金屬唱片,科學(xué)家寄希望于有一天外星人可以攔截到它,進(jìn)而找到人類。
45年過去了,旅行者一號(hào)現(xiàn)在已經(jīng)成為迄今為止飛行最遠(yuǎn)的人類探測器,它已經(jīng)飛離地球達(dá)234億公里,并且可能在之后的很長一段時(shí)間都保持它的記錄。
但實(shí)際上,旅行者一號(hào)目前連太陽系都沒有飛出去,按照它近幾十年的平均速度來看,想要飛出太陽系大約還需要17600年,這個(gè)時(shí)間跨度對于人類而言太過漫長,等到旅行者一號(hào)到達(dá)星際空間時(shí),人類文明是否還存在都無法肯定。
而且這還是僅僅是飛出太陽系,銀河系中像這樣的恒星系有上千萬個(gè),其中太陽系最近的鄰居半人馬座星系和它相距4.2光年,而旅行者一號(hào)要到達(dá)那里則需要18萬年。
這一切都緣于宇宙實(shí)在太大,而人類的速度又太慢。
銀河系的直徑達(dá)到了10萬光年,而銀河系和仙女座星系組成的本星系群覆蓋了直徑達(dá)1000萬光年的區(qū)域,本星系群又隸屬于室女座超星系團(tuán),而它的直徑達(dá)到了驚人的1.1億光年,這樣的范圍大到哪怕人類的飛行速度達(dá)到了光速,要飛出銀河系依然是一件十分困難的事。
愛因斯坦的相對論把宇宙中所有可能的速度都加了限制,即有靜止質(zhì)量的物體,速度永遠(yuǎn)達(dá)不到光速,只能在理論上無限接近。
這樣來看,人類的速度上限似乎就被釘死在了光速上。
但不能達(dá)到光速,和不能實(shí)現(xiàn)深空遠(yuǎn)航實(shí)際上是兩回事,如果沒辦法在速度上突破極限,就可以把兩地之間的距離縮短,比如中國和美國的直線距離為14000公里,用目前最快的民航飛機(jī)也需要13.5個(gè)小時(shí),在不改變的速度情況下,假如把中美之間的距離縮短到14公里,那么只要幾分鐘就可以到達(dá)了。
這個(gè)方法聽起來十分天方夜譚,但在宇宙中是有可能實(shí)現(xiàn)的,愛因斯坦的廣義相對論認(rèn)為,宇宙時(shí)空是彎曲起伏的而不是平整的,質(zhì)量越大的地方彎曲的曲率越大。
宇宙就好像一張大膜,膜中充滿了彎曲的弧度,而弧度就是曲率,假如可以改變路線的曲率,使飛船前方的時(shí)空收縮,飛船后方的時(shí)空膨脹,這時(shí)飛船前方的曲率遠(yuǎn)大于后方,就會(huì)把飛船向前拉。
本質(zhì)上就是時(shí)空的運(yùn)動(dòng)。飛船可以處在一個(gè)被稱為“曲率泡”的東西里,從而在不違反愛因斯坦廣義相對論的情況下,實(shí)現(xiàn)超光速運(yùn)動(dòng)。
理論上來說,曲率飛船的速度可以分為10個(gè)等級(jí),曲率一級(jí)是光速的一倍,曲率無極是光速213.75倍,而當(dāng)達(dá)到曲率的9.9999級(jí)時(shí),可以達(dá)到光速的199516倍,這時(shí)飛出太陽系只需要十幾秒的時(shí)間。
這些并不是空穴來風(fēng),科學(xué)家經(jīng)過相關(guān)分析后,認(rèn)為該方案是可行的,只不過要把空間變得平整,要消耗的能量十分巨大。而且使用的能量也不是我們?nèi)粘V锌梢姷?,而是一種負(fù)能量,負(fù)能量最早在1948年被提出,被稱為卡西米爾效應(yīng)。
1996年時(shí),美國國家航天局就成立了一項(xiàng)計(jì)劃,主要用來研究曲率驅(qū)動(dòng)引擎,只不過該項(xiàng)目一方面很燒錢,另一方面似乎又過于超前,最終在2002年該計(jì)劃就被叫停了,2012年時(shí)物理學(xué)家哈羅德.懷特透露,他們的團(tuán)隊(duì)正在為NASA研究超光速曲率引擎。
近日哈羅德.懷特報(bào)告稱,他主導(dǎo)的無限空間研究所團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)了首個(gè)曲率泡,盡管它非常小,只有1納米的大小。
不過從懷特博主的報(bào)告中可以看出,他們并沒有真的制造出了曲率泡,只不過他們使用的卡西米爾空腔產(chǎn)生的能量密度,和曲率引擎理論上產(chǎn)生的能源密度相似而已,所以只是理論上可以制造出來。
上面我們說過,要發(fā)動(dòng)曲率引擎的能量十分巨大,想要制造出能夠包裹整個(gè)飛船的曲率泡,所需要的能量至少要幾個(gè)地球質(zhì)量轉(zhuǎn)化成的能量,而我們目前連地球的能源危機(jī)都火燒眉頭,尚沒有辦法解決,又何談?dòng)凶銐虻哪芰恐圃烨逝菽兀?/p>
所以就目前來看,曲率引擎只能存在于影視文學(xué)的藝術(shù)作品中,但這并不意味著人類永遠(yuǎn)無法制造出它,科學(xué)家的如此多的努力為這些暢想提供了理論之外的證據(jù),比如懷特博主發(fā)現(xiàn)的成果,就是人類研究曲速航行邁出的重要一步。