如何超光速?

7 11月

美国天文学家哈勃发现:星系都在远离我们,而且越远的星系离我们远去的速度越快。分析光谱的红移程度后,就能计算出星系远离我们的速度。

结果一算发现,那些距离我们几十光年外的星系,远离我们的速度已经超越光速好几倍了。难道说宇宙中光速最快这个定律错了?

宇宙中光速最快,这句话其实不够精确,应该是宇宙中有质量的物体主动运动的速度最快不能超过光速。但被动运动时,是可以轻易超越光速的。

举个例子,假设人类百米跑的速度有个极限值,无论人类怎么努力训练,都无法跑的更快。但如果你在百米跑道上铺个机场传送带,只要传送带的速度够快,你即使慢跑,也能轻易破世界纪录。

星系远离我们的速度能超光速,原因就是宇宙在膨胀。宇宙这张时空膜的膨胀速度超过了光速,星系就好像在铺着传送带的百米跑道上参加比赛。

想要超光速,并不是研究如何让自身获得更大的前进动能,而是研究如何扭曲时空膜。

宇宙膨胀的动能是什么?人们发现宇宙正在加速膨胀,就算宇宙诞生于大爆炸。大爆炸结束后,宇宙中各种物质,包括“暗物质”提供的万有引力,应该让宇宙的膨胀速度越来越小才对。

就好比气球,想让气球加速变大,需要有吹气的动能。经过计算,我们能观测到的光能,热能等远不足以抵消万有引力,更别说让宇宙加速膨胀了。科学家们猜想,还有一种无法被探测到的“暗能量”,在给宇宙这个气球吹气,维持着宇宙加速膨胀。

“暗能量”无法被探测到,只是根据宇宙加速膨胀这个效果做的假设,作用就是给宇宙膨胀提供能量。

根据计算,要维持宇宙现在的膨胀速度,宇宙中的暗能量占据全宇宙70%的内容(因为根据爱因斯坦的质能方程,质量和能量其实是一回事,所以除了明能量外,还需要将所有星系,所有物质,所有暗物质都包括进来)。

现在能解释了:那些遥远的星系因为万有引力,会向我们靠近,就好像一只虫子正缓慢地朝你爬来。暗能量让宇宙膨胀,就好像虫子脚底下有个朝你反方向的传送带。站在虫子的角度看,它正无比努力,坚持不懈地,向你靠近。但实际上它离你的距离越来越远了。

虫子爬行有个极限速度,就好像宇宙中光速最快。远方的星星,只是距离我们的位置的变化超过了光速,但星星相对于它周边的移动速度并不能超过光速。所以宇宙中有质量的物体主动运动最快不能超过光速的铁律并没有被打破。

只要人类能掌握“暗能量”的奥秘,理论上就能扭曲时空膜,超光速进行星际移民。

我国刘慈欣的著名科幻小说《三体》里的曲率飞船就是这个原理。曲率飞船的设计核心,并不是设计强大的发动机,能让飞船飞的快。因为再快也无法超越光速,这是条死路。

曲率飞船的设计核心在于让扭曲飞船周围的时空膜。设法让飞船前方的时空膜收缩,后方的时空膜膨胀,如图:

造成的效果就是让时空膜一头拽,一头推,使得飞船前进。飞船就好像在水波里的纸船,哪怕纸船本身没有前进的动力系统,靠着震荡的水波就能发生位置的改变。

前方让时空膜收缩容易实现,只要有质量就能让膜塌陷。根据爱因斯坦的质能方程,我们知道能量和质量其实是一回事。所以只要在飞船前方制造能量,例如核爆,就能让时空膜塌陷。但需要的能量,恐怕全世界的核弹加起来都还不够,更别说让时空膜扭曲到能达到超光速的程度。所以悲观地说,这是个技术问题,也是个经济问题。

让飞船后方的时空膜拉伸的暗能量技术,人类现在还无法掌握,所以曲率飞船只能存在于科幻小说。

发表评论

电子邮件地址不会被公开。 必填项已用*标注