ALPHA的合作最接近于测量重力场中中性反物质的行为。 结果可以为惊人的新技术打开大门。梦想中的即时消息传递,星际飞船和及时穿越的能力-这些都是科幻小说的支撑。 在许多方面,它们代表着人类的最大希望,但它们所基于的技术已经超越了当今众所周知的科学。 但是,鉴于实验是在开口的最前端进行的,因此随时可能会打开一扇新门。 如果我们幸运的话,那么展望未来的是什么呢? 这正是读者Igor Zhbanov想要知道的:
如果幸运的话,未来二十年计划进行什么样的科学实验,可以为我们创造科幻技术开辟新的途径?
到21世纪末,有许多绝佳的机会可以改变我们的现实。
曾经发明的所有火箭都需要某种燃料,但是如果您在暗物质上制造发动机,则只需在银河系中移动就可以找到新的燃料。暗物质(TM)可以成为无限的燃料来源,不需要随身携带。 TM的本质是科学的最大奥秘之一。 由于有了间接的测量,我们知道了它的存在和数量。 如果我们收集像我们这样大的星系中存在的所有HM,结果将是正常物质(基于原子)的五倍。 它几乎可以肯定由具有以下特性的粒子组成:
•他们有质量,
•它们没有电荷或色带电荷,
•它们在重力作用下相互作用,
•并且在一定程度上,他们必须与自己以及与正常事物发生碰撞。
从著名的爱因斯坦方程E = mc
2,我们知道TM中存储了巨大的能量:是所有普通物质的五倍。 如果宇宙对我们有利,我们也许可以使用它。
基于引力透镜建立的星系Abell 370中的质量分布显示了两个对应于HM的大分散质量晕和两个碰撞簇。 在每个星系,星团和大量普通物质周围和内部,TM的数量增加了5倍。许多实验正在寻找TM与法线及其自身的碰撞。 粒子有两种类型:费米子(具有半整数自旋)和玻色子(具有整个自旋)。 如果TM由玻色子组成,那么它很可能是其自身的反粒子,这意味着,如果您可以捕获几个TM粒子并使它们彼此相互作用,则它们会消灭。 如果他们消灭了,他们将散发出纯净的能量。 换句话说,它将成为一种自由而无限的能源,无处不在,无论您身在何处。 而且由于它无处不在,所以您甚至不需要沿着宇宙的路径随身携带它。 因此,在寻找TM的实验中,最终的梦想是无限的自由能量。
星际迷航变形场,可缩短前部空间并延长后部空间反物质可能具有负质量,这意味着它可能是制造
扭曲引擎的关键。 如果您想去繁星点点,普通的能源和燃料不会让您旅行太远。 或者,从字面上看,它们不会让您旅行得太快:您总是会受到光速的限制。 离我们最近的太阳光恒星,有可能适合生活的行星,
Tau Ceti ,距我们只有12光年,这意味着一次简单的旅行并发送有关其的信息将回溯到整个世代。 但是,如果我们能够在穿越星际空间的过程中挤压我们面前的空间,同时又扩大我们后面的空间,我们可以更快地到达那里。 这个想法基于扭曲引擎,1994年,天体物理学家
Miguel Alcubierre佩戴了可靠的物理轨道。
Alcubierre的相对论解决方案,可让您以类似于扭曲引擎的方式移动。 该解决方案需要负质量。要创建变形引擎所需的必要时空配置,需要完成两件事:大量的能量和负质量的存在。 这种负质量仅在存在时才被假定,这对于时空的变形是必要的,以实现经纱发动机所需的特殊方式进行。 我们尚未测量反物质颗粒的质量; 它们落在重力场“上”或“下”,我们尚未在实验中进行验证。 目前正在欧洲核子研究中心(CERN)进行
ALPHA实验,以测量重力对反物质的影响以及反物质在重力场中的行为。 如果事实证明它在重力场中“下降”,我们可以获得所需的负质量,那么翘曲引擎将成为可能。
ISS上用于离心机住宿模块(CAM)的Virtual IronBird工具是一种创建人工重力的方法,但它需要大量能量,并且仅允许您创建特定的向心力类型。 真正的人工重力将需要操纵负质量。同样,负质量将使我们能够产生人造重力。 宇宙中存在负质量的可能性将使我们能够以我们现在无法做到的方式创建一个人造引力场。 电磁中正电荷和负电荷的存在使我们能够创建导体,因此,我们可以操纵导体之间的电场,并使导体与外部的电场隔离。 众所周知,重力只有一种电荷:正质量。 但是,负质量的存在将使我们能够创建一个真正零重力的环境,前提是我们可以正确配置它,也使我们有机会在两个具有正质量和负质量的系统之间创建一个具有任意幂的人工重力场。
今天的时光倒流的想法是指科幻小说。 但是,如果宇宙中存在封闭的时间循环,那么这不仅是可能的,甚至是不可避免的旋转的宇宙可以使我们回到过去。 时间旅行不仅是可能的,而且是不可避免的-前进。 当将时间和空间组合成一个单一的时空结构时,为了使时间向后移动,我们今天必须知道的物理学发生了严重的变化。 回到太空的起点很容易; 地球通过返回绕太阳轨道的起点来实现这一目标,但与此同时,时间又大大提前了(一年)。 封闭的空间环很容易实现。 但是为了返回时间起点,需要做一些不寻常的事情-在我们不断扩展并充满物质宇宙的过程中,没有封闭的时间循环。 当然,除非宇宙不旋转。
对于闭合的时间循环,一个星系的旋转是不够的,整个宇宙必须旋转在旋转的宇宙中有一个精确的解决方案,其中,如果物质的密度和宇宙常数(也是暗能量)具有某些值,则宇宙中将存在闭合的时间循环。 到目前为止,我们已经限制了宇宙的全球旋转,但是还没有完全排除它。 如果事实证明宇宙以一定速度旋转,从而完美地平衡了物质密度和宇宙常数的要求,那么很有可能会回到过去,不仅在空间上而且在时间上都到达起点。 如果存在旋转,则对即将发生的WFIRST和LSST实验等大面积天空的深入勘测可以检测到这种旋转。
NASA WFIRST卫星概念应该在2024年进入太空,为我们提供最精确的暗能量测量,以及发现其他令人难以置信的太空发现科学提供了更多奇特的可能性-物理物体的隐形传送,不同点(虫洞)之间的瞬时运动或比光速的通信-但这种机会需要比产生预期但可接受的结果的简单实验更为严肃和复杂的解决方法。 但是,我们必须寻找这样的机会。 科学不是一个具有最终目标的故事,我们要找出所有可能的事物,然后停下来。 这是一个持续不断的侦探故事,每一次发现,每一个里程碑和每一个实验都不可避免地导致更深层次的问题。 无论这条路走到哪里,重要的是要在旅途的每个步骤中想象这些机会以及实现这些机会的必要条件。
伊桑·西格尔 ( Ethan Siegel) -天体物理学家,科学普及者,《爆炸的开始》的作者! 他写了《超越银河》( Beyond the Galaxy )和《追踪学:星际迷航的科学》( Treknology )一书。常见问题: 如果宇宙在扩展,为什么我们不扩展 ; 为什么宇宙的年龄与所观测的半径不一致 。