科学家提出曲率推进新解释,广义相对论仍然可以说得通

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科学家提出曲率推进新解释,广义相对论仍然可以说得通

早在1994年,物理学家米格尔·阿库比埃就提出了一种比光速还要快的曲速驱动理论。这个有趣的想法——通过扭曲现实的结构来绕过宇宙终极速度的限制——甚至吸引了美国宇航局在eagleworks实验室进行相关研究。然而,阿尔库比埃的想法似乎包含了无法解决的问题。

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最近,美国物理学家阿列克谢·博布里克和吉安尼·马尔蒂尔在一篇新发表的文章中提出了相关问题的解决方案,引起了广泛关注。

尽管还有很长的路要走,但至少还有一线希望。根据爱因斯坦的广义相对论,时空(现实的本质)也随着物质和能量的存在而扭曲,这反过来解释了物质和能量是如何运动的。

但广义相对论也对《星际迷航》提出了两个限制:第一,光速约30万公里/秒无法超越。即使以光速,到达最近的邻居也需要四年的时间。

其次,宇宙飞船上接近光速的时钟相对于陆地上的时间会变慢(也称为时间膨胀)。假设加速度是恒定的,在人的生命周期中,它可能到达150光年以外的一颗遥远恒星,但它将返回地球300多年。

然而,米格尔·阿尔库比埃认为,广义相对论仍然应该允许扭曲气泡的出现。这意味着我们可以扭曲气泡之前的时空,并将其膨胀到后面。

这样,气泡内部的“平坦区域”(物质和能量的独特排列)使航天器的移动速度超过光子。

为了解释“平面”在这种情况下的含义,时间和空间可以被视为一个橡胶垫,在物质和能量的存在下会弯曲(想象一下把一个保龄球放在垫子上)。

所谓重力,是指物体滑入恒星、行星等天体形成的凹痕的倾向。平坦的区域就像垫子上没有任何东西的部分。

更妙的是,这种推进方式还可以避免时间膨胀带来的不舒服后果。即使相关人员进入深空,他仍然可以问候离他最近的人。米格尔·阿库比埃提出的曲率推进装置是如何工作的?

科技日报指出,想象一下地毯上有一个杯子。你可以在毯子上移动,也可以把它拉向你。扭曲曲率引擎失去控制就像拉近空间和时间到目的地。

然而,这种类比也有其局限性。扭曲并不能真正将目的地拉向我们,而是缩短了时间和空间,使我们的道路变得更短。当你打开引擎时,你和杯子之间的地毯就少了。

尴尬的是,尽管这个解释在数学上很严谨,但普通人还是很难用日常的直觉去理解。幸运的是,Bobrick和Martire的相关工作致力于解决这一矛盾。

这意味着任何翘曲引擎都必须是一个不断运动的材料外壳,并且包含一个平坦的时空区域。壳层的能量变化也会影响内部时空区域的性质。

以驾驶为例,车身是一个物质形式的能量壳,在一个平坦的区域内运动。不同的是,开车的人不会衰老得更快。

但为了平衡方程的两端,米格尔·阿尔库比埃的航天飞机工具必须以“负能量”运行——但我们在现实世界中没有发现任何负能量来源。

另外,这种方式对能源的需求非常大。据保守估计,宇宙中所有的能量都将被利用。在后续的研究中,Bobrick和Martire认为曲率发动机可以将正能量和负能量混合使用来降低能耗,但总体能源需求还是相当巨大的。

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