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最有可能實現的超光速旅行,還不會違反相對論


最有可能實現的超光速旅行,還不會違反相對論



廣義相對論限定真空中光速為C,約每秒30萬公里,任何有靜止質量的物體,運動速度一旦超過光速就會造成時間倒流,違背因果律,超光速旅行只是科幻小說中的美好願景,在現實世界中完全不可能發生。光速鎖死了人類社會科學技術的進步空間,粉碎了人類大腦天馬行空的想像能力。但有一類超光速既不違反相對論,也不會造成時間倒流,這就是宇宙空間的膨脹速度,和我們下面要討論的曲速引擎有異曲同工之妙。

電影《星際旅行》中企業號的動力系統是曲速引擎,它運用空間翹曲原理,壓縮飛船前面的空間,延展飛船後面的空間,從而使飛船在曲速泡中行進,可以超光速而不違反相對論。也就是說我們從A點到B點,有兩種方式,一種是從路上走過去,另一種則是把前面的路縮短,後面的路延長,一步就跨過去了。曲速引擎的速度分為十級,1級可以光速飛行,橫跨太陽系需11個小時,2級是10倍光速,橫跨太陽系1個小時就夠了,3級是39倍,一直到9級是1516倍光速,橫跨太陽系僅需26秒。如果這個神奇的速度已經帶走了你的下巴,那麼曲速9.9999級可能會直接掠走你的膝蓋,這個速度相當於199516倍光速,穿越太陽系僅需0.2秒,到離銀河系最近的星系,250萬光年外的仙女座也僅需10年時間,看來到浩瀚宇宙空間撩妹也不是多麼困難的事。至於十級,那是想像中的速度,只可無限接近,永遠也無法達到。據說在《重返地球》里導演不信邪,偏要讓湯姆·派里斯駕駛科克倫號達到十級曲速,結果造成時空紊亂,派里斯和詹韋隊長竟然雙雙退化成了蠑螈,還生下了三個蠑螈小寶寶,令人大倒胃口。不過倒是有一個好處,至少打仗的時候不怕缺胳膊少腿了,幾個月後就可以長一條新的出來。


和科幻中其它超光速旅行不同,曲速引擎有著堅實的理論基礎,這就是物理學家阿庫別瑞1994年提出的阿庫別瑞引擎,它遵循廣義相對論中的愛因斯坦方程,建立了一項特別的時空度規。飛船在曲速泡中乘著波動前進,前方空間壓縮而後方空間擴張,飛船並不會在泡中以超光速航行,所以時間膨脹的相對論效應就不會出現在飛船上。


雖然這項技術如此地激動人心,不過現實世界中依然存在著幾大不可逾越的障礙。首先,阿庫別瑞引擎並未完全排除回到過去的時間旅行,違背了時序保護猜想,這讓它的理論前景殊為不妙;其次,阿庫別瑞引擎耗能巨大,僅僅運送幾顆原子就需要3個太陽質量的能量,這讓它的實現手段也要打個問號;第三,通過數學模型計算,阿庫別瑞引擎可能出現負能量密度的情況,需要奇異物質來達成超光速旅行,和維持蟲洞「頸部」開啟一樣不切實際,因為宇宙中壓根兒還沒發現什麼奇異物質;最後,宇宙在各個方向都是各向同性的,就像森林一樣,每個方向看出去都有無數恆星和星系,使用阿庫別瑞引擎,乘著曲速泡在時空中超高速前進,想起來倒是輕鬆寫意,但星系和恆星難道不會因此受到影響嗎?比如一個人在森林中穿行,因為速度慢,他可以避開所有的樹木到達想去的地點,但一顆子彈則無論如何都會撞在樹木上。曲速泡相當於壓縮了飛船前面的空間,那些擋在它面前的星系恆星乃至未知文明會享受怎樣惡劣的待遇呢?我倒是寧願地球永遠別出現在某一艘以9.99999999級曲速前進的飛船的航道上,並為之虔誠地祈禱。

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