如何区分低速飞行和亚声速飞行(曲率飞行与曲速飞行)
如何区分低速飞行和亚声速飞行(曲率飞行与曲速飞行)个中起到关键作用的空间,广义相对论认为,空间是一个可变形的结构,可以在某种能量的作用下膨胀,弯曲以及压缩;这给我们保留了无限的希望,而曲率飞行正是利用了弯曲空间的弹性推动飞船高速前行。从大爆炸到现在的宇宙相信您目测即可计算出来当v无限接近c时,这个M会趋向与无限大,无论m静态质量是多少!这也是欧洲强子对撞机如此大功率的加速下仍然只达到了光速的99.999999%,尽管看起来已经极其接近光速,但其质增效应仍然只达到了有限的7000多倍!欧洲大型强子对撞机LHC里的质子对撞示意图似乎我们在光速道路上已经被封死,这是一个越不过去的障碍!不过上帝为我们关闭一扇门的时候却打开了一扇窗户,伟大的天文学家哈勃早在上世纪就观测到了遥远的天体似乎都在远离而去,进而发现了宇宙膨胀并测算出了宇宙膨胀的速度约为68(KM/S)/Mpc,即宇宙中每隔百万秒差距天体的退行速度即增加68KM/S,据此计算宇宙在134亿
其实我们现在哪个都没得选,因为迄今为止这两者都仅仅是停留在理论上的技术,不过这两者的前景实在是够诱人,即使再难实现我们也可以根据《三体》以及《星际迷航》所描绘的未来中来做一个比较,看看哪种比较适合我们的星际旅行!
《星际迷航》中的曲速飞船
在狭义相对论的框架下,没有任何一种具有静止质量的物质可以达到光速,理论上只能无限接近光速,继续加速则有一个光速屏障遮挡在我们面前!
质增效应公式
相信您目测即可计算出来当v无限接近c时,这个M会趋向与无限大,无论m静态质量是多少!这也是欧洲强子对撞机如此大功率的加速下仍然只达到了光速的99.999999%,尽管看起来已经极其接近光速,但其质增效应仍然只达到了有限的7000多倍!
欧洲大型强子对撞机LHC里的质子对撞示意图
似乎我们在光速道路上已经被封死,这是一个越不过去的障碍!不过上帝为我们关闭一扇门的时候却打开了一扇窗户,伟大的天文学家哈勃早在上世纪就观测到了遥远的天体似乎都在远离而去,进而发现了宇宙膨胀并测算出了宇宙膨胀的速度约为68(KM/S)/Mpc,即宇宙中每隔百万秒差距天体的退行速度即增加68KM/S,据此计算宇宙在134亿光年外的膨胀就超过了光速!您从中发现什么了吗?狭义相对论中封死了的光速在广义相对论里打开了一扇窗户,空间的膨胀运动速度似乎并不受光速限制。
从大爆炸到现在的宇宙
个中起到关键作用的空间,广义相对论认为,空间是一个可变形的结构,可以在某种能量的作用下膨胀,弯曲以及压缩;这给我们保留了无限的希望,而曲率飞行正是利用了弯曲空间的弹性推动飞船高速前行。
曲速/曲率飞行时周围空间变化示意图
《三体》中的曲率飞行,压缩飞行器前方的空间,拉伸飞行器后方的空间,飞行器在这个一拉一推空间的推动下实现无限接近光速的飞行,但其仍然与空间存在相对速度,因此其遵循无法达到光速但可以无限接近光速的飞行,其飞船内的时间体系依然遵守狭义相对论框架下的时间膨胀效应:
时间膨胀效应计算公式
当v无限接近c时,飞船中的时间T逐渐趋向与无穷大,即时间逐渐停滞!
《星际迷航》中的曲速飞行与《三体》中的曲速飞行原理基本一致,但多了一个包裹飞行器的弯曲空间(曲速泡),这非常关键,因为这个弯曲空间将飞船与外部空间隔离,因此在空间的弹性推动整个曲速泡飞行时,飞船相对于这个弯曲空间是静止的,而广义相对论中认为空间的相对运动并不受光速的限制,因此只要调节空间拉伸与弯曲程度即可几乎无限制增加速度!曲速分别有0-10级。在曲速10级运动的物体意味着在任何时间任何地点都出现(但需要无限大的能量,就如实体物质光速理论,可以无限接近光速,但不可能等于或者超过光速),理论上无法实现。9.9999级的曲速飞行器可以在0.2秒内穿过太阳系!
这就是我们想要的飞行器
曲速飞行中飞船的时间与观测者的时间是同步的,这也避免了光速旅行后悖论的出现,尽管这只是一种科幻小说中的飞行器,但至少有了一种实现的可能性,而全世界的一部分科学家正在这条道路上负重前行,希望在不久的未来实现中传说中的引擎,让我们有限的生命投入到无限的宇宙探索中成为曾经奢求的可能!