问伊森:翘曲驱动会发生什么不可能的物理学?

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《星际迷航》的企业星际飞船:下一代

50年前,《星际迷航》系列的首次亮相首次将扭曲的动力引入公众意识时,我们对宇宙的理解与今天有所不同。 首先,扭曲引擎只是情节的辅助设备,它使到达遥远的星星成为可能,而不会使角色和宇宙老化。 人们认为这在物理上是不可能的,因为它违反了爱因斯坦的相对论。 其次,人们认为重力的作用是吸引遥远的星系彼此,如果您以接近光速的速度行进,那么最终它会飞到任何地方。 我们不知道暗能量。 1998年对加速宇宙的一项研究告诉我们,在可观测的宇宙中,只有3%的银河系可以达到光速。 但是在1994年, 米格尔·阿尔库比尔Miguel Alcubierre)发现了广义相对论的解决方案,这突然将翘曲引擎移到了物理可能的范围内。 经线驱动器可以帮助我们到达这些星系吗? 读者对此感兴趣:
使用Alcubierre引擎 ,是否有可能到达今天被认为无法达到的星系?

对问题的肯定回答只会揭开在这种情况下可能发生的面纱。


扭曲引擎可能看起来像什么

在我们的宇宙中,相对论将可能和不可能的事物区分开。 对于物质或辐射的任何其他粒子,无论是大质量的还是无质量的,任何事物的移动都不会比光速快。 在物理上不可能将大型物体加速到光速,因为这将需要无限多的能量。 我们只能希望离它越来越近,这将使我们能够非常快地旅行,但不能任意快。 由于宇宙的结构,时空本身以一定的速度扩展,所以远离我们的星系将以大于光速的速度远离我们。 当然,它们不会直接移动,但是宇宙的扩张保证了距离我们150亿光年的任何事物对我们来说都是不可访问的,因为我们之间的空间扩张太快了。


黄色是可观察的宇宙,紫色是可实现的

我们向太空飞船注入多少能量无关紧要,无论我们接近光速有多快,可到达区域之外的星系都会以超过爱因斯坦相对论极限的速度远离我们。 随着时间的流逝,即使我们以光速飞向它们,它们也会离我们越来越远。 这就是宇宙的样子,其中暗物质占主导地位:即使是太空的结构也对您不利。 但是Alcubierre决定采用GRT不仅改变了这些限制,而且彻底消除了这些限制。 物体仍然不能比光在空间中移动快,但是物体周围的空间突然可以做一些以前没有发生的事情。



尽管Alcubierre解决方案需要一种新型的物质或能量-一种质荷/静能量为负的物质-但它可以使您沿运动方向显着变形(压缩)前面的空间,同时反向变形(扩展)后面的空间。 从实际的意义上讲,这使您可以减少数十,数百或数千次面前的距离:这相当于以比《星际迷航》宇宙中的“扭曲9”大的速度运动。 而且,如果您可以压缩到目的地的距离,则可以克服扩展的宇宙中空间的任何扩展。

突然变得物理上可能的影响是惊人的。


没有扭曲引擎就无法获得远程星系团

参见隐形星系。 即使空间以比光速更快的速度扩展,您不仅可以“捕捉”空间中移动的所有物体,这还可以将“星系”“捕捉”到可观测的宇宙之外! 现在,我们只能看到自大爆炸以来的138亿年中,光穿过不断扩展的宇宙的距离。 但是,如果您可以通过超越光子来使空间变形并超过极限,则可以飞越宇宙并看到恒星,星系和宇宙中永远不会到达地球的部分。 这将是真正的旅程,到前所未有的地方!



看到地球永远不会看到的未来。 宇宙中的所有事物都与我们所见的宇宙相同:拥有138亿年历史的宇宙。 但是,当我们查看距我们数千,数百万或数十亿光年的恒星和星系时,您会看到它们距数千,数百万或数十亿年前! 对于不在我们当地星系中的所有星系,我们只能看到它们的年龄有一个限制,因为只有“年轻的光”才能到达我们。 由于宇宙的膨胀,大多数星系发出的光将永远不会到达我们。 但是,有了扭曲引擎,我们今天就可以拜访他们。 这将使我们能够直接观察宇宙演化的各个阶段-我们只能猜测。


一颗非常年轻的尘土飞扬的恒星,我们的太阳在年轻时本来可以

回顾过去。 扭曲引擎无法及时运行,但是如果可以超越地球,太阳或银河系长时间发射的光线,那么您可以借助合适的工具来捕捉它。 您可以向后飞行6500万光年,借助一台相当强大的望远镜,您可以看到摧毁恐龙的小行星。 飞离12,000光年远,看到最后一个冰河时代的结束。 飞走53光年,亲眼目睹杀死约翰·肯尼迪的人。 飞离45亿光年远,观察太阳系的诞生。 经纱引擎与强大的望远镜配合使用,可以成为理想的取证工具。


装有常规武器(如受光速限制的激光)的船舶,可以很容易地用翘曲引擎将其打败并摧毁

淘汰任何武器,突然完全进攻。 任何战斗都受物体速度的限制:光速。 但是,如果您可以更快地移动,那么受光速限制的攻击就不会伤害您。 而且,如果您作为攻击者以超过光速的速度接近目标,它将无法与任何传感器建立距离。 实际上,如果您设法以大于光速的速度击打对手,那么他将首先感受到打击,然后他将看到拳头抵住他的脸,然后他将看到你的拳头如何以任意高的速度从他的脸上移开。

以相同的方式,您可以创建一种幻觉或效果,乍一看超过了光速,尽管仅改变了空间结构。



实际上,变形引擎不会违反任何物理定律。 受控的空间畸变将仅绕过可能性的一个限制-质量的任何事物都不能在空间中相对于另一个物体以比光速更快的速度运动。 如果Alcubierre引擎是真实的,那么我们不仅可以到达宇宙中的任何恒星或星系,还可以实现当今认为不可能的事情。 我们可以用另一种方式知道未知的事物,以检验我们对宇宙是各向同性,同质且CMB辐射的属性在所有空间点都相同的信念。 将奇妙的技术引入生活将是所有可以想像的科学最令人难以置信的祝福。

Source: https://habr.com/ru/post/zh-CN405421/


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