跨越光年
采用曲率引擎的新一代超光速飛船概念圖
去往鄰市,你得給車加滿汽油。
去往月球,剛剛完成首飛的長征七號,使用液氧和煤油推進(jìn)。
去往浩瀚深空,又該給你的飛船加點什么“料”呢?
跨越光年,能耗巨大又無中途補(bǔ)給,讓飛船一上路就背上全程“糧草”是行不通的。
為此,科幻書里各出奇招——有就地取材的、有玩穿越的、還有掀起時空巨浪搭便車的。
究竟哪個最靠譜?讓我們細(xì)讀其中的原理,歸總出破解之道,再做判斷。
巴薩德引擎 就地取材,無限燃料在手邊
距離彈性指數(shù):★☆☆☆☆(旅行距離即現(xiàn)實距離)
速度指數(shù):★★★☆☆(不超過光速)
節(jié)能指數(shù):★★★★★(氫原子隨處可采)
風(fēng)險指數(shù):★★★☆☆(常規(guī)機(jī)器故障)
一片不發(fā)光的星云,橫亙在“克里斯汀號”的必經(jīng)之路上!
像泰坦尼克號撞向冰山一樣,這艘經(jīng)過3年加速的太空母艦,躲避不及地撞上去。不同的是,飛船不會因為撞擊擱淺或撕裂。接近光速讓艦體如銀針扎透鋼板般穿透星云。
鋼鐵與隕石的撞擊與迸裂,給這艘自動收集燃料、自給自足的飛船,一個無法解決的重大故障——減速器損壞,永遠(yuǎn)繼續(xù)加速,以無限接近光速的速度“橫沖直撞”。
在美國作家波爾·安德森的《宇宙過河卒》一書中,這位七獲雨果獎、三獲星云獎的作家實景展現(xiàn)了物理學(xué)家羅伯特·巴薩德提出的核聚變沖壓發(fā)動機(jī)的工作。
巴薩德引擎的能源來自整個太空,書中這樣描述——“恒星間的太空,每立方厘米平均有一個原子。但如果飛船以光速飛行,每秒每平方厘米會遇到300億個氫原子。”
為了收集氫,安德森為“克里斯汀號”裝配了“磁—氫聯(lián)合力場”,能量脈沖向前延伸百萬公里,像個大喇叭吸塵器捕獲氫原子、過濾星際灰塵和其他元素,還為飛船防護(hù)。
正常情況下,飛船沒“油”了會自然拋錨。而當(dāng)下的危機(jī)是,路上全是“糧草”,巴薩德引擎成為一頭不斷吃草、能量無限的紅眼奔馬。
“飛到氫原子最稀少的區(qū)域!”擺脫能源的招數(shù)被鎖定在太空的荒漠——星系氏族間的純黑地帶,那里的氫原子聊勝于無。
飛向距離地球3億光年的地方,在那里“克里斯汀號”遵循著廣義相對論,以無限接近光速的速度、無限延長的主觀時間飛行,它幾小時(飛船上的時間)就能環(huán)繞一個星系、兩個月把兩三億光年拋在身后。直到……
“奇點萌芽”出現(xiàn)。是的,在無限接近光速的飛行中,“宇宙過河卒”們的時間遵循廣義相對論被無限拉長,他們度過了宇宙的輪回,直到大爆炸誕生新宇宙。
巴薩德引擎的假想,與可以實現(xiàn)的技術(shù)最為接近,其應(yīng)用的氫原子收集、核聚變反應(yīng)、廣義相對論等理論都相對完善。
超空間躍遷 玩穿越,不同維度任穿行
距離彈性指數(shù):★★★★★(旅行距離小于現(xiàn)實距離)
速度指數(shù):★☆☆☆☆(對速度無要求)
節(jié)能指數(shù):不詳
風(fēng)險指數(shù):★★★★☆(躍遷要求極強(qiáng)精準(zhǔn)度)
“超空間躍遷是往來恒星間唯一可行的方法,”在科幻三巨頭之一艾薩克·阿西莫夫的《銀河帝國》中,整個銀河系有近二千五百萬顆住人行星,星際旅行如同出國旅行般平常——“躍遷帶來一陣輕微震動,體內(nèi)被輕踢一下,旋即消失,如此而已。”
超空間躍遷之所以實現(xiàn),史蒂芬·霍金在《時間簡史》中用“弦理論”加以推證。形象地說,就是在二維空間中,兩點最短距離是平面上的直線,但三維中,就能通過折疊平面拉近兩點。而人們相信,宇宙空間可能有十一維,具體的疊加假說目前還在研究。
如果“超空間發(fā)動機(jī)”能創(chuàng)造一個強(qiáng)大的磁場或重力場,飛船將進(jìn)入“多維空間”,人類將實現(xiàn)超空間躍遷。這個技術(shù)是迄今為止科幻作品中最被認(rèn)可一種——
科幻經(jīng)典《海伯利安》中這樣描述,“巨樹之艦通過量子躍遷穿越遂孔,要量子化,乘客必須呆在冰凍床中確保安全。”
太空戰(zhàn)略游戲《家園》中,“超空間核心”可以讓母艦無限制地空間跳躍。游戲中對于“超空間跳躍”的危機(jī)描述也具象而真實——受外力破壞,在跳躍中的母艦被從超空間通道中擠出,可能迷失在多維空間的空隙中,那里可能是黑洞、可能是“百慕大三角”之類的磁力“墳場”。
超空間躍遷的關(guān)鍵是開啟多維空間通道,從何處著手、往哪個方向使勁兒,目前還沒有一致的觀點,磁力、電力、核能都被視為可能動力。
曲率驅(qū)動 掀動時空,另一種“乘風(fēng)破浪”
距離彈性指數(shù):★☆☆☆☆(旅行距離即現(xiàn)實距離)
速度指數(shù):★★★★★(超光速運(yùn)行)
節(jié)能指數(shù):★☆☆☆☆(要求巨大能量改變空間曲率)
風(fēng)險指數(shù):★★★★★(時空扭曲難以修復(fù))
如果說超空間躍遷是突破距離“梗”,那么曲率驅(qū)動就是突破速度“梗”。
曲率驅(qū)動打破“光速”的極限限定,又不違背“沒有物體可以局域地快過光速”的廣義相對論。
在劉慈欣的《三體》中,侵略地球的三體星第二艦隊利用“曲率驅(qū)動飛船”后發(fā)先至。“對三體第二艦隊的觀測表明,曲率驅(qū)動的宇宙飛行器加速到光速幾乎不需要時間。”
曲率引擎由理論物理學(xué)家米給爾·阿庫別瑞1994年提出,使飛船前方的空間收縮、后方空間擴(kuò)張,飛船就在太空里“乘”著空間掀起的“波浪”中推進(jìn)。
空間推著飛船跑,那感覺就像“坐地日行八萬里”,飛船的速度是空間速度和飛船自身速度的疊加。在NASA項目前主管馬克·米利斯看來,這種空間擴(kuò)張有先例可循——大爆炸后,宇宙空間以遠(yuǎn)高于光速的速度膨脹。
據(jù)測算,如果技術(shù)允許,掀動時空需要1045焦耳能量,這遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出當(dāng)前能掌控的能量級別。
劉慈欣在《三體》中也預(yù)估了曲率驅(qū)動的風(fēng)險,“引起的某種空間畸變,可能長時間保留,甚至永久存在。”畸變帶來的能量風(fēng)險更動人心魄,悉尼大學(xué)的幾位教授2012年在對曲率驅(qū)動發(fā)動機(jī)進(jìn)行計算機(jī)模擬時發(fā)現(xiàn),超光速飛行時,運(yùn)行中的反向能量會一路積累,在減速時瞬間釋放,足以毀滅任何物體。
宇宙起始的大爆炸是曲率驅(qū)動可實現(xiàn)的最強(qiáng)有力證據(jù),但人類是否有能力擁有并操控“神級別”的能量呢?這是個問題。
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