宇宙的無(wú)垠遼闊,人類的行進(jìn)速度的緩慢,以及光速的相對(duì)緩慢,這些數(shù)字傳遞出一個(gè)明確的信息:宇宙之大,人類之慢,光速亦然。因此,科學(xué)界一直在尋求新的太空推進(jìn)技術(shù),希望能夠在較短時(shí)間內(nèi)到達(dá)宇宙中的其他星球。其中之一就是曲速驅(qū)動(dòng)技術(shù)。曲速驅(qū)動(dòng)引擎最早可以追溯到《星際迷航》中的企業(yè)號(hào),雖然它只存在于科幻影視作品中,但其物理原理仍然相當(dāng)扎實(shí)。
為了克服愛(ài)因斯坦相對(duì)論所限制的光速和超光速問(wèn)題,曲速驅(qū)動(dòng)引擎通過(guò)壓縮飛船周圍的空間來(lái)實(shí)現(xiàn)。具體而言,它在飛船前方壓縮空間,同時(shí)在飛船后方擴(kuò)張空間,從而形成一個(gè)"空間泡泡"。雖然飛船在泡泡內(nèi)的速度低于光速,但由于空間本身的擴(kuò)張和壓縮,這個(gè)包裹飛船的泡泡可以超過(guò)光速。
1994年,物理學(xué)家米格爾·阿爾庫(kù)比埃雷首次嘗試創(chuàng)建曲速泡泡,但這需要負(fù)能量,而那時(shí)和現(xiàn)在都無(wú)法獲得。因此,這個(gè)計(jì)劃被暫時(shí)擱置。
最近的研究表明,曲速驅(qū)動(dòng)可能不需要負(fù)能量。物理學(xué)家埃里克·倫茨在研究中發(fā)現(xiàn),通過(guò)選擇更復(fù)雜的超立方關(guān)系,可以創(chuàng)建一個(gè)只需要正能量的曲速泡泡。盡管這個(gè)泡泡仍然需要大量的質(zhì)量和能量,但這些都是正的。
這個(gè)理論仍需要進(jìn)一步研究,但這是一個(gè)重要的突破,因?yàn)樗馕吨衮?qū)動(dòng)有可能在已知的物理定律內(nèi)實(shí)現(xiàn),即在愛(ài)因斯坦廣義相對(duì)論的框架內(nèi)實(shí)現(xiàn)。
廣義相對(duì)論認(rèn)為宇宙是一個(gè)四維時(shí)空,即三維空間加上一維時(shí)間。物質(zhì)的質(zhì)量可以扭曲時(shí)空,這就是曲速驅(qū)動(dòng)引擎的理論基礎(chǔ)。然而,即使曲速驅(qū)動(dòng)在理論上是可行的,實(shí)現(xiàn)它仍然面臨許多挑戰(zhàn)。
我們需要找到一種能夠扭曲時(shí)空的能源。飛船本身必須能夠承受時(shí)空扭曲的影響。最后,我們還需要確保構(gòu)建的曲速泡泡能夠持續(xù)存在,而不會(huì)因?yàn)轱w船的運(yùn)動(dòng)而消失。這三個(gè)步驟看起來(lái)類似于把大象塞進(jìn)冰箱的過(guò)程,但實(shí)際上每一步都是理論深淵和技術(shù)鴻溝,需要幾百年的努力才能實(shí)現(xiàn)。
曲速驅(qū)動(dòng)技術(shù)目前仍然只存在于科幻小說(shuō)中。航空航天界真正期待的是可控核聚變推進(jìn)技術(shù),因?yàn)樗x我們相對(duì)較近。
如果在半個(gè)世紀(jì)后出現(xiàn)可控核聚變飛船,人類文明將能夠在相對(duì)較短的時(shí)間內(nèi)探索地球和火星之間的往返旅程。甚至可以在較長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)到達(dá)木星和土星的衛(wèi)星,而這段時(shí)間也不會(huì)引起人們的不滿。
如果我們進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)《三體》中描述的無(wú)工質(zhì)推進(jìn)技術(shù)的可控核聚變飛船,那么飛船的最高速度將達(dá)到光速的20%,也就是每秒6萬(wàn)公里。即使是一般的巡航速度也能達(dá)到光速的1%,也就是每秒3000公里。屆時(shí),太陽(yáng)系將成為人類文明的后花園。
不過(guò),要實(shí)現(xiàn)這些目標(biāo),仍然需要克服許多技術(shù)難題,并進(jìn)行深入的研究和發(fā)展。我們需要不斷尋找新的能源技術(shù)和工程解決方案,以推動(dòng)太空探索的進(jìn)步。