如果要在人的一生中去遥远的恒星旅行成为可能,就必须找到一种超光速推进的方法。到目前为止,即使是最近基于爱因斯坦广义相对论的超光速(超光速)传输研究,也需要大量具有“奇异”物理特性(如负能量密度)的假设粒子和物质状态。这类物质要么目前无法找到,要么无法以可行的数量制造。相比之下,Göttingen大学进行的一项新研究解决了这个问题,他们构建了一种新型的超高速“孤子”,这种“孤子”使用的源只有正能量,可以以任何速度运行。这重新引发了基于传统物理学的超光速旅行可能性的争论。这项研究发表在杂志上经典引力与量子引力.
这篇论文的作者Erik Lentz博士分析了现有的研究,并发现了之前“曲速引擎”研究的空白。伦茨注意到,存在一种有待探索的时空曲率构型,它被组织成“孤子”,有可能在物理上可行的同时解决这个难题。孤子——在这种情况下也被非正式地称为“翘曲气泡”——是一种保持其形状并以恒定速度运动的致密波。Lentz推导出了未被探索的孤子构型的爱因斯坦方程(其中时空度规的位移矢量分量服从双曲关系),发现改变的时空几何形状可以以一种即使在传统能源下也有效的方式形成。从本质上讲,这种新方法利用了在孤子中排列的空间和时间结构,为超光速旅行提供了一种解决方案,与其他研究不同的是,它只需要具有正能量密度的源。不需要“外来的”负能量密度。
如果能够产生足够的能量,这项研究中使用的方程式将允许太空旅行到离我们最近的恒星比邻星,并在几年内返回地球,而不是几十年或几千年。这意味着一个人可以在他们的一生中来回旅行。相比之下,目前的火箭技术单程旅行需要5万多年的时间。此外,这些孤子(翘曲气泡)被配置成包含一个潮汐力最小的区域,这样孤子内部的时间流逝与外部的时间流逝相匹配:这是一个理想的宇宙飞船环境。这意味着不会有所谓的“双胞胎悖论”的复杂性,即一个以光速旅行的双胞胎比另一个留在地球上的双胞胎衰老得慢得多:事实上,根据最近的方程,两个双胞胎团聚时年龄相同。
“这项工作将超光速旅行的问题从基础物理学的理论研究向前推进了一步,更接近于工程。下一步是找出如何将天文数字所需的能量降低到当今技术的范围内,例如大型现代核裂变发电厂。然后我们就可以讨论建造第一个原型了。”伦茨说。
目前,这种新型空间推进驱动所需的能量仍然是巨大的。伦茨解释说:“以光速环绕半径为100米的航天器行驶所需的能量是木星质量的数百倍。能源的节约将是巨大的,在现代核裂变反应堆的范围内大约需要节约30个数量级。”他接着说:“幸运的是,在早期的研究中已经提出了几种节能机制,可以将所需的能量降低近60个数量级。”Lentz目前正处于确定这些方法是否可以修改的早期阶段,或者是否需要新的机制来将所需的能量降低到目前可能的水平。
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材料所提供的Göttingen大学.注:内容可能会根据风格和长度进行编辑。
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