为什么超光速飞行不仅仅是科幻电影

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天体物理学家埃里克·戴维斯(Eric Davis)是超光速(FTL)太空旅行领域的领导者之一。但是对于戴维斯来说,人类以扭曲的速度探索广阔空间的潜力并不是科幻小说。

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戴维斯(Davis)的最新研究“比轻型航天飞机更快,更先进的状态和下一步”,获得了美国航空航天学会(AIAA)颁发的2013年核与未来飞行推进最佳论文奖。

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TechNewsDaily最近与戴维斯(Davis)讨论了他的新论文,该论文发表在《英国行星际杂志》的三月/四月册中,并将成为他即将在八月的伊卡洛斯·星际(Icarus Interstellar)2013年星舰大会上发表演讲的基础。

戴维斯说:“ FTL空间扭曲推进的原理证明是几十年前发表的。” “所有传统的先进推进物理学技术都限于速度低于光速……使用FTL空间扭曲将大大减少星际飞行的时间和距离。”

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在深入研究戴维斯的研究之前,这里快速回顾一下光速快的太空旅行:

根据爱因斯坦的狭义相对论,具有质量的物体的行进速度不能比光速快或快。但是,一些科学家认为,该理论中的漏洞将使某天人类能够在短短几天内旅行。

在当前的FTL理论中,移动的不是船,而是空间在移动。已经确定空间是灵活的;实际上,自大爆炸以来,空间一直在稳步扩大。

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通过扭曲船舶周围的空间而不是加速船舶本身,这些理论上的扭曲驱动力永远不会违反爱因斯坦的狭义相对论规则。就其周围的空间而言,船本身从未比光速快。

戴维斯的论文研究了如何实现比光速更快的两个基本理论:翘曲驱动器和虫洞。

两者之间的区别在于操纵空间的方式。使用扭曲驱动器时,船前面的空间会缩小,而船后面的空间会扩大,从而产生一种波将船带到目的地。

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有了虫洞,船(或者也许是外部机构)就可以在时空中形成一条具有目标入口和出口的隧道。该船将以亚光速进入虫洞,并重新出现在距离数光年的其他位置。

戴维斯(Davis)在他的论文中将虫洞入口描述为“一个球体,其中包含整个宇宙或我们宇宙中偏远地区的镜像,其收缩和变形都令人难以置信”。

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对于扭曲驱动器,科幻爱好者会认为是“ 星际迷航 ”和“ Futurama”。镜子,船体上的镜子

下一个问题是:如何产生这些时空扭曲,使船只的行进速度比光速快?人们相信-某些初步实验似乎证实了-产生目标量的所谓的“负能量”将达到预期的效果。

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负能量是通过卡西米尔效应在实验室中产生的。这种现象围绕着这样一种观念,即与经典物理学中的描述相反,真空不是空的。根据量子理论,真空充满电磁波动。扭曲这些波动会产生负能量。

根据戴维斯(Davis)的说法,产生负能量的最有前途的方法之一就是福特·斯维特镜( Ford-Svaiter mirror)。这是一种理论装置,可以将所有量子真空涨落聚焦在反射镜的焦线上。

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戴维斯说:“将这些波动限制在那里时,它们就会产生负能量。” “您可能会产生某种类型的负能量,这些负能量可能会造成虫洞,使您可以穿过一个人,如果您制造一个更大的镜子,则可以穿过一个星际飞船。[镜子]是可扩展的……这就是它的美。”

戴维斯(Davis)描述了可以实现FTL太空飞行的Ford-Svaiter反射镜的理论配置:“对于可穿越的虫洞,必须将其单独排列成阵列的Ford-Svaiter反射镜创建虫洞,然后再安装带有反射镜的船它将虫洞扩展到目标恒星。”

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那里的问题是如何瞄准虫洞的出口。

戴维斯说:“我们还不知道该问题的答案。” “爱因斯坦的广义相对论没有回答它。”

戴维斯解释说,这就是物理和工程领域之间的差异。根据我们目前对物理学的理解,瞄准虫洞的出口是可能的,但工程师尚未弄清楚如何实现。

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戴维斯论文中解决的另一个问题是如何驾驶FTL星际飞船。

“如果您处在虫洞中,您的飞行速度不会比光速要快-您将以正常速度行进,但是[因为]…您的可视化效果和恒星导航都已消失了……因为没有恒星可经过。”

戴维斯说,像“星际迷航”和“星球大战”这样的专营权普及的宇宙飞船视屏上的恒星划时代的标志性图像根本不准确。“穿过虫洞的光线会扭曲……您将拥有非常奇怪的视觉显示。”

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这是因为产生虫洞或翘曲驱动器所需的负能量会产生排斥重力,从而使船舶周围的光线失真。

因此,以高于光速的速度行驶的船舶将无法观察周围环境以计算其位置。宇航员将不得不依靠复杂的计算机程序来计算其可能的位置。戴维斯说:“您将需要一台具有并行处理能力的超级计算机。” “ [计算机]将必须进行所有计算……[使用]最后位置的输入数据并进行估算。”

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对于翘曲驱动器,这是一个更令人关注的问题,翘曲驱动器在行进时会积极地调整空间的形状,但对于可穿越的虫洞却没有那么多的关注,虫洞的入口和出口可能会在飞行之前进行预设。戴维斯说:“你只能穿过虫洞,所以这并不意味着你会迷路。”

对于计算机而言,能够产生其飞行计划和空间位置的某种视觉表示也很重要。这些图像随后将被渲染并显示在星舰的驾驶舱或桥梁中,以供机组人员查看和研究。戴维斯说:“这将有助于人类心理上实时了解恒星位置变化的心理需求。”

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戴维斯论文的核心是这一原理(得到严格的科学理论的支持),比光速行进是现实的甚至是切实的可能性。本文的最后一部分提出了九个“下一步”,将把这一领域推向工程原型以及比光速更快的理论的其他实际测试。

这些步骤包括创建计算机模拟以对空间扭曲的结构和效果进行建模。戴维斯还呼吁对福特-斯瓦特镜进行更严格的探索,而该镜在很大程度上仍是理论上的装置。镜子只是产生负能量的一种可能方式。需要做进一步的研究以确定是否有其他可行的方法来达到相同的效果。

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戴维斯在论文中将“太空扭曲旅行”的发展和实施描述为“技术上令人生畏的”,但在谈话中,他表示毫无疑问,有朝一日,光速旅行不仅是可能的,而且是必要的。

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戴维斯说:“地球受到自然和外层空间以及生态灾难的影响,因此生活太脆弱了,而太阳系中的行星对人类的生活却不太好客。因此,我们需要探索太阳系外行星来替代房屋。”

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