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打破美国恐怖故事4曲速障碍,实现超光速旅行

物理学 2021-11-07 23:58:38

哥廷根大学 考虑到不同种类的“翘曲气泡”的理论形状的不同航天器设计的艺术印象

信用:埃兰茨 如果在一个人的一生中去遥远的星球旅行是可能的,那么必须找到一种比光更快的推进方式

迄今为止,即使是最近基于爱因斯坦广义相对论的超光速(超光速)传输研究,也需要大量假设的粒子和具有“奇异”物理性质(如负能量密度)的物质状态

这种物质要么目前无法找到,要么无法大量生产

相比之下,哥廷根大学开展的一项新研究通过构建一种新的超快“孤子”来解决这个问题,这种孤子的来源只有正能量,可以以任何速度传播

这重新点燃了关于基于传统物理学的超光速旅行可能性的争论

这项研究发表在《经典和量子引力》杂志上

这篇论文的作者,博士

埃里克·兰茨分析了现有的研究,并发现了以前“扭曲驱动”研究中的差距

伦茨注意到,存在着有待探索的时空曲率结构,它们被组织成“孤立子”,有可能在物理上可行的同时解决这个难题

孤立子——在本文中也被非正式地称为“扭曲气泡”——是一种保持其形状并以恒定速度运动的致密波

伦茨推导出了未被探索的孤子构型的爱因斯坦方程(其中时空度量的位移矢量分量服从双曲关系),发现改变后的时空几何形状可以以一种即使使用传统能源也能工作的方式形成

从本质上来说,这种新方法利用了排列成孤立子的空间和时间结构,为超光速旅行提供了一种解决方案,与其他研究不同,这种旅行只需要正能量密度的源

不需要外来的负能量密度

如果能够产生足够的能量,这项研究中使用的方程将允许太空旅行到比邻星,我们最近的恒星,并在几年内返回地球,而不是几十年或几千年

这意味着一个人可以在有生之年往返旅行

相比之下,目前的火箭技术需要50,000年才能完成一次单程旅行

此外,孤立子(扭曲气泡)被配置为包含一个具有最小潮汐力的区域,使得孤立子内部的时间流逝与外部的时间相匹配:这是航天器的理想环境

这意味着不会有所谓的“双胞胎悖论”的复杂性,即一个以光速运行的双胞胎比另一个留在地球上的双胞胎衰老得慢得多:事实上,根据最近的方程,两个双胞胎重聚时年龄相同

图片显示了不同类型的宇宙飞船从我们的太阳系到比邻星(已知最近的恒星)需要多长时间

目前,唯一的选择是使用化学火箭,这意味着旅行时间超过50,000年

信用:埃兰茨 “这项工作将超光速旅行问题从基础物理的理论研究向前推进了一步,向工程领域靠拢

下一步是找出如何将所需的天文数字的能量降低到今天的技术范围内,例如大型现代核裂变发电厂

然后我们可以讨论建立第一个原型,”兰茨说

目前,这种新型空间推进装置所需的能量仍然巨大

伦茨解释说,“这种驱动以光速运行,环绕半径为100米的宇宙飞船所需的能量大约是木星质量的数百倍

在现代核裂变反应堆的范围内,能量的节省需要是巨大的,大约30个数量级

他接着说:“幸运的是,在早期的研究中已经提出了几种节能机制,可以潜在地将所需能量降低近60个数量级。”

“伦茨目前正处于确定这些方法是否可以修改的早期阶段,或者是否需要新的机制来将所需的能量降低到目前可能的水平

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