星际旅行,这个词随着《星际迷航》、《星际旅行》等等科幻大片的热播,在广大青年群体中引发热议,无数人幻想着在未来能够驾驶着宇宙飞船穿梭在星河之中,领略不同星系、文明的魅力。
星际穿越
然而,技术是横亘在人类星际旅行之中的一道不可忽视的门槛,其中光速是最大的制约。在许多科幻作品中打败光速的是曲速引擎,有了它人们可以在星际间横行无忌。如今这种科幻技术已经在科学家的不懈努力之下迎来实现的曙光,星际旅行也许不止在电影中存在了。那么,这神奇的曲速引擎究竟是什么?它凭什么进行星际旅行呢?
星际旅行,人类的畅想
浩浩宇宙,是人类永恒的追求,是心中的至高梦想。我们探索、追寻宇宙的奥秘,不仅仅是为了寻找其他的智慧生命,更是为了了解万物运行的真理。为了探寻太空之上究竟有什么?我们无时不刻渴望着飞上蓝天,像鸟儿一样自由地飞翔,于是我们根据鸟类设计了飞机,实现了飞天梦,但这远远不够,因为天太高了。
飞行
随着时间的流转,航天技术越发的先进,而源自于战争中的火箭也阴差阳错地成为航天的助力,只需要点燃火箭就能将绑在上面的飞船送上高空,这简直就是一件完美的道具。有了火箭、航天器、以及一些必要的航天技术,人类在1957年第一次将人造卫星送上地球上空,由此拉开了太空探索的大幕,人类可以初窥宇宙的广博。
火箭升空
然而,人们将人造物或者人类送上太空依仗的的不仅仅是火箭、飞船等等造物,更深层次的是造就这些钢铁的原理,即开普勒定律、牛顿万有引力等律等等物理学原理,它们是承载星际航行的基石与骨骼,没有这些理论人类将寸步难行。如今,人类已经能够在宇宙中建立空间站、输送宇航员、以及宇宙探索工作,但是要想实现科幻电影中的星际穿梭、星际旅行还只是一场幻梦,原因就在于光速。
空间站
按照爱因斯坦的理论,光速是真空中最快的速度,是人类了解到的速度的极致体现,而人类想要进行星际旅行,飞船的速度就必须超越光速。因为,宇宙实在是太广袤了,人类就是从地球飞出太阳系,以目前的速度起码要花几万年。参考旅行者1号,它从1977年发射至今都还没到太阳系边缘,据计算起码还要花三万年才到奥尔特星云。而太阳系之外还有银河系,银河系外头还有广袤的河外星系,因此就目前而言,想要进行星际旅行,还是依靠做梦更快一点。
宇宙以超光速在膨胀
当然,有科学家提出如果我们的飞船速度超越光速,那么星际旅行或有曙光。然而,根据《相对论》原理,速度达到光速的物体,那么它的质量和动能一定是趋于无限大的,因此不可能有超越光速的物体存在。这也不行,那也不行,那么怎样才能进行星际航行呢?有科学家在看到科幻小说中星际旅行的设定时,灵机一动想到了一个办法可以绕过光速不可超越定理,另辟蹊径达到目的,这个手段就是曲速引擎。
曲速引擎,实现星际旅行的桥梁
曲速引擎,这个术语最早诞生于上世纪50年代的物理学家海姆,当时他正在研究“超时空动力”这个概念,延伸阐述了曲速航行的概念。海姆认为,“曲速航行”是利用时空扭曲和时空跃迁进行超光速飞行,然而由于理论太过超前海姆的观点被诸多科学家驳斥,以至于销声匿迹,但是这个理论却在科幻小说中大行其道。
曲速飞船
著名科幻小说《星际迷航》上星际旅行的设定就与海姆的“曲速航行”理论一脉相承,都利用时空的扭曲进行超光速飞行,这个新颖的概念影响了墨西哥科学家阿库别瑞,他根据小说中的曲速引擎,看到了爱因斯坦相对论体系下超光速飞行的可能,通过压缩和膨胀时空的曲率就可能实现星际旅行。
曲速飞行
因此,曲速引擎也叫作阿库别瑞引擎,指的是阿库别瑞博士建立的假想的超光速推进系统,按照阿库别瑞博士的设定,飞船通过发出一种波来弯曲时空,从而让飞船前方的时空被压缩而后方的时空膨胀,然后利用后方的推进力往前移动,这样飞船就像是在一个平坦的空间中被波包裹着移动,这个波被称作“曲速波”。
超光速推进引擎
由于阿库别瑞引擎是基于爱因斯坦相对论而形成的,因此我们后续的燃料之类的东西也要依据爱因斯坦的相对论,于是科学家想到了暗物质。只有暗物质才有这样高的能量支撑它完成弯曲时空的壮举,然而暗物质虽然广泛存在于宇宙中,但是至今人类科学家都不知道它长啥样。
因此,科学家认为虽然在理论上一切都成立,但是却没有人知道暗物质怎样作用、以及人们如何捕获暗物质,并将之存储、利用,所以就目前而言曲速引擎还只是个理论产品。
未来可期,太空时代将开启
然而,虽然目前曲速引擎囿于能源的原因,只是个理论产品,但是它的设计路径是准确的,也就是说是可能实现的。要知道在几千年前人类可能根本想不到,人类能够像鸟儿一样飞上天,就是飞机刚发明出来那会儿,莱特兄弟肯定也想不到66年后,美国人已经能够送人上月球了。
第一架飞机
可见,社会发展之迅速,科技变革之迅猛,因此在不远的未来,没有人能知道我们的技术会不会发生跨越式的发展,也许人类真就在2063年造出了曲速引擎,走向星际了呢。目前,美国建立了相关的实验室专门研究曲速引擎等航天高科技技术,并诞生了伊卡洛斯星际计划以及NASA曲速引擎实验计划,也许在不远的未来,科幻将变成现实。
结语
星际旅行,无疑是令人振奋的一件事,但是以目前的技术我们无法制造出推动飞船的曲速引擎,这个梦想还只能在电影以及小说中停留。但是,类似平板、折叠手机、以及登月种种科幻小说中的物品都已经实现,想来曲速引擎的制造也只是时间问题,我们可以展望一下未来的星际旅行。