曲速飛行的原理是什麼?人類要多久之後才能實現?

2023-03-31 16:05:08 1

《星際迷航》相信是很多宇宙迷、航天迷最喜歡的一部科幻電影，在電影中有一種叫做曲速飛行的技術令很多人看完之後大為震驚，其實曲速飛行早在上個世紀50年代就被一位德國的物理學家提出過，只不過那時候對於人類來說太難以接受了，直到2005年又再次被人提起引起轟動，在科技發達的今天曲速飛行多久後能實現呢？

曲速飛行是什麼？

曲速與曲速引擎有二重涵義，皆關於超光速航行。原先出現在科幻領域中的星際迷航之中，後來也涉及到理論物理的一種時空模型。曲速引擎就是說一個物體前的空間迅速彎曲縮小，物體後的空間迅速彎曲擴大。就像在後面吹氣球將物體擠向前，物體其實不動的。不過要使空間彎曲則需要太陽的10億倍能量。

曲速飛行的原理：

曲速飛行是一種通過在壓縮時空中航行的技術，其原理就是在運動物體周圍利用反物質驅動的曲速引擎製造一個人工的曲力場，從而使物體能在這個扭曲的時空泡中以接近光速的速度移動，曲速就是衡量在這個時空泡裡運動的物體的速度。

曲速飛行的由來：

德國一位不怎麼知名的物理學家海姆早在20世紀50年代就開始探索「超時空動力」的概念，他提出：「曲速航行」就是利用時空扭曲和時空跳躍實現超光速飛行。他認為強力磁場就可以製造引力場，以高速推動宇宙飛船。如果磁場足夠強大，宇宙飛船就可以進入一個比我們所在的時空更高的二度次空間，以超光速航行。當磁場一消失，宇宙飛船就會重返現在的時空。

海姆用「二度次空間」學說補充愛因斯坦四維時空說，因此，宇宙就變成了六維時空。在海姆看來，萬有引力和電磁力可以互相轉化，因此旋轉磁場將削弱地球引力，從而使得飛船能夠離開地面。1957年當海姆公開發表自己的理論時，也曾轟動一時。但當時很多物理學家都表示難以接受，因為他們認為在當時的物質技術條件下，很難製造出那麼巨大的磁場。直到2001年海姆辭世，他的理論也隨之消聲滅跡。

奇怪的是半個多世紀過去了，到2005年德國薩爾茨吉特應用科學大學的物理學家豪澤與同事德勒舍爾共同撰寫了一篇，以海姆理論為基礎的實驗論文，探究「超時空發動機」製作的可行性。意想不到的是：突然被美國航空航天學會授予2005年度「核能和未來航空」項目大獎。與此同時美國空軍對能夠超越光速的「超時空發動機」表現出了極大興趣，並派代表與豪澤見了面。見面時豪澤強調計劃還處於相當初步階段，若證明理論可行，5年後便可建造測試模型飛船。因此，美國航空航天學會頒發的這個論文大獎在全球物理學界引起了不小的震動，這一舉動等於認可了海姆理論的部分學說。

曲速飛行多久後能實現？

與傳統太空旅行不同，研究者之一的哥羅德教授稱，他們以1994年Miguel Alcubierre教授提出的一種能實現曲相推進的時空幾何結構為理論基礎，採用時空扭曲和曲速推進的方式，將飛行器前方和後方的飛行空間進行縮小和放大，人為的扭曲空間；同時對飛行器施加強大的推進力，就可以使飛行器在超光速的情況下，自由的穿梭被扭曲的空間。

但還是存在幾個問題，首先是能量問題，要想用這種方式推動飛船，需要的是恆星級的能量，據NASA估算，推動一個1000KG重的飛船達到超光速，估計耗能會達到一個木星；其次是材料問題，扭曲時空產生的巨大力量可能使飛船被撕碎，因此這還需要一種可以把船身保護起來的力場，否則曲速引擎啟動的時候就是飛船解體之刻；最後是導航問題，宇宙空間中存在的各種碎片可能會使飛船運行路線受到極大的影響，所以一個高速探測器也是必不可少的。

曲速飛行要想要真正的實現還是有很多的困難之處，美國宇航局曾經還專門撥款研究過這個項目，但是在2002年就停止了研究，還在其官網上對於曲速飛行做出了這樣的評價：在不久的將來，曲速飛行仍然是一個夢想。不難看出，曲速飛行的難度有多大了，估計還需要花費很長的一段時間才能真正實現。