1905年愛因斯坦發表了一篇名為《論動體的電動力學》的論文,也就是我們所說的 狹義相對論的開山之作
論動體的電動力學
狹義相對論讓我們知道宇宙存在著一種速度上的限制, 就是任何有靜質量的物體都無法超越光速。并且隨著速度的增加,也會產生一種被稱為 時間膨脹的效應,這種效應會讓飛船與外界產生不同的時間流速,容易產生雙生子那樣的問題。
所以在這樣的種種限制,依靠 提升飛船速度來實現星際旅行則成為了一個無法實現的夢。
1994年阿庫別瑞另辟蹊徑,提出了曲速航行的概念,給我們實現星際旅行指引了一個方向。
米格爾·阿庫別瑞
1994年米格爾·阿庫別瑞發表了一篇名為《曲速引擎:廣義相對論的超光速航行》科學論文,這是第一次以科學的方法去討論曲速航行的論文。
阿庫別瑞發表的論文
曲速航行不同于常規的推進式飛行器,它是利用空間的折疊來進行的一種航行,也就是把飛行器前部的空間壓縮,后部的空間膨脹而產生的一種飛行,這種驅動會讓飛行器處于一個被稱為 曲速泡的空間之中,航天器位于曲速泡內并不會真正的移動,它是曲速泡造成的空間自身的一種移動,就類似于我國電視劇中縮地成寸那樣的手法,所以,光速的限制以及時間膨脹的效應將不會影響曲速泡內的飛船。
曲速泡示意
并且,位于泡內的飛船也始終處于自由落體的狀態,不會存在加速度帶來的重力的影響,所以這種航行很適合我們人類穿梭于太空。
飛船位于曲速泡示意
因這種驅動方式是由阿庫別瑞提出,所以我們現在稱這種曲速驅動為 阿庫別瑞引擎。
那麼從這個介紹我們可以知道,
阿庫別瑞引擎的核心是 空間的折疊。
但空間真的可以折疊嗎?
在此,我們先了解下愛因斯坦在廣義相對論中對空間的描述。
廣義相對論是愛因斯坦于1915年發表的一篇有關引力的理論,他劃時代的提出了引力與曲率的概念,認為,引力是因空間的彎曲而形成,彎曲的程度決定著引力的大小,也就是曲率越大,表現出的引力則越大。
引力示意
那麼這個時候我們對空間的理解,便出現了前所未有的認識,空間它可以被彎曲。
1919年英國的物理學家 愛丁頓,在廣義相對論提出的第四年便利用一次日全食首次驗證了這個說法。
1919年5月29日日全食背后星光偏移
2015年我們更是得到了最直觀的驗證, 引力波的探測。
引力波是愛因斯坦于1916年依據廣義相對論預測的一種時空漣漪,它是有質量的物體在做加速運動時造成的一種空間曲率變化,這種曲率變化就像水的波紋那樣,讓空間產生有節奏的壓縮。
引力波示意
2015年位于美國的LIGO引力波探測器,探測到了這種現象的存在,那是來自13億光年外兩顆黑洞合并時造成的時空漣漪。
2015年9月探測的引力波信號
所以從廣義相對論的提出到現在,空間可以被彎曲的現象,我們已經有很多次的驗證,這已是不爭的事實,所以空間折疊理論上是可行的。
那麼要怎樣來實現空間折疊呢?
實現阿庫別瑞引擎中的曲率泡需要兩種物質,一種是 普通的物質,一種則是 奇異的物質。
普通物質的質量可以壓縮空間,從而形成曲率泡的前半部,而奇異物質則可以產生負能量,它可以使空間膨脹,就像暗能量使宇宙膨脹那樣,從而形成曲率泡的后半部,不過很遺憾,奇異物質目前我們還不知道是什麼。
但負能量根據卡西米爾效應它確實存在,只是目前發現的也僅限于量子級別。而需要產生并可容納飛船那樣級別的曲率泡是需要非常龐大的負能量, 所以在沒有找到這種物質之前,盡管理論可行,但阿庫別瑞引擎目前我們也只能望塵莫及。
卡西米爾效應示意
不過,物理學家們也尋求了另一種可能,不需要奇異物質的曲率泡。
2021年3月一個名叫論茲的物理學家發表了這麼一篇論文《打破曲速壁壘:愛因斯坦,麥克斯韋等離子體理論中的超快孤子》
倫茲
倫茲發表的論文
在這篇論文中,他提出了一種只需要正常物質就可以維持曲率泡的理論。
只不過這些 正常物質需要形成一種奇異的波,也就是孤子,它可在飛船周圍形成類似菱形的曲率泡 。
倫茲曲率泡示意
形成這樣的曲率泡需要的正常物質也是巨大的,根據計算,一個百米級別的飛行器,其需要的能量大概會是數百個木星質量,這個也遠不是我們現在可以做的。
所以,盡管有很多理論都支持曲速引擎的存在,但以我們目前的科技,這個真的很難,或許百年、千年后有可能。
不過那時我們是看不到了.....