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超光速旅行 不再是科幻?

用於星際旅行的太空飛船示意圖。(ShutterStock)
用於星際旅行的太空飛船示意圖。(ShutterStock)

文/蕭路
人們總是夢想著前往其他恆星和行星,或者坐著太空船,在宇宙中遊蕩。從前,這樣的夢想只存在於科幻小說中,因為即使是距離最近的恆星「比鄰星」,也距離我們超過4個光年。這意味著,即使能夠以光速前進,也要花費超過4年的時間,才能到達最近的恆星!

為了快速到達宇宙的任何部分,《星際迷航》等科幻作品,引入了「曲速速度」的概念,該概念使星際飛船的行進速度比光速快。然而,在愛因斯坦的廣義相對論下,不可能有東西比光速快。

那麼,永遠都不可能有超光速旅行嗎?至少在理論上,科學家似乎找到了可行的解決方案。

通過巨大能量 超光速移動

在來自德國哥廷根大學(University of Göttingen)的物理學家埃里克.倫茨(Erik Lentz)的一項新研究中,他提出了一種比光速快的旅行模型,這要歸功於他所謂的新型超快孤子。它們是一種波,可以保持其形狀和能量,並且可以以恆定的快於光速的速度移動。

根據倫茨的模型,這些超快速孤子的模型,可以存在於廣義相對論的框架內。

有了足夠的能量供應,這些孤子就可以配置成「光速泡」,具有比光速快的速度,因此從理論上講,它可以使物體通過時空,而不會受到極端的潮汐力的影響。

該解決方案的唯一問題是,它消耗的能量比我們現在所能承受的要多。

倫茨在一份聲明中說:「要讓一個半徑100公尺的太空船,以光速行進,所需的能量大約是木星質量的數百倍。」

「在現代核裂變反應堆的範圍內,能源儲備需要大幅度提高,大約需要30個數量級。」

奇異物理學現象

儘管由於能量供應不足,目前無法使用此方法,但先前關於光速旅行的想法,依賴於一些奇異物理學現象。

例如,人工蟲洞和阿庫別瑞引擎,涉及一種稱為負質量的奇異物理現象。這是一種奇異物質,其質量與正常物質的符號相反,例如負一磅。因此,它們在重力作用下會產生一些奇怪的行為,並且可能會比光速行進更快。

但是,這種奇異現象原則上僅存在於量子尺度上:沒有明顯的方法可以使宏觀物體具有負質量。

另一方面,新模型利用時空的特徵,來促進比光速更快的旅行,並且只需要普通的正能量即可。

「這項工作使光速旅行的問題,相比於基礎物理學的理論研究,向工程學方向更進一步。下一步是弄清楚如何將所需的天文數字之能量,減少到當今技術範圍內,例如大型現代核裂變電廠。然後我們可以討論構建一個原型機的問題。」倫茨說。

對於模型所需的非常高的能源供應,倫茨解釋說:「幸運的是,早期的研究中提出了幾種節能機制,可以將所需的能源降低近60個數量級。」倫茨目前正在努力確定是否可以修改這些方法。這項新研究發表在《經典和量子引力》雜誌上。◇