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曲率法國電影

發布時間:2022-12-26 12:14:17

Ⅰ 結合整段文字,以「曲率驅動」為開頭,給「曲率驅動」下個定義,須包含概念產生和「曲率驅動」的原理、優

(曲率驅動是)由墨西哥物理學家明戈·阿爾庫貝利1994年提出的,通過改變飛船前後空間的曲率,從而使飛船獲得強大動力,以實現10倍光速飛行的一種太空飛船的驅動方式。

Ⅱ 誰知道《星際迷航》中的曲率飛行是怎麼回事

在動力學中,一般的,一個物體相對於另一個物體做變速運動時便會產生曲率。這是由於時空扭曲造成的。結合廣義相對論的等效原理,變速運動的物體可以看成處於引力場當中,因而產生曲率。
自己理解一下,應該就是這樣吧

Ⅲ 請問科幻電影里有哪些高級的名詞概念

對於科幻小說來說,有哪些經常用的名詞和概念這類東西? 通用:曲率航行,激光,離子炮,能量炮彈,光速,空間(空間折疊,空間穿梭等)超光速,蟲洞,星門,超距通訊,各種文明星體之類的:小行星,矮星,恆星,藍巨星(恆星一種),白矮星,中子星,黑洞,星系,河系,(後面的基本用不上)星系群,星系團,超星系團,超星星團復合體科技文明:曲率引擎異獸文明:各種器官(曲率航行器官,防禦器官等)(純粹自己總結,不喜勿噴)

Ⅳ 現實中有類似星際迷航里的「曲速引擎」嗎

現實中的確有“曲率引擎”技術的存在,但是運用這種驅動科技的飛船還沒有誕生。不過,據說在2030年,曲率飛船就會正式現世。相信許多科幻愛好者,都一定看過這部電影《星際迷航》。影片中,聯邦研製了一種可以以超光速速度行進的大型飛船;

名叫“曲率引擎飛船”。這項技術在現實中到底存不存在呢?還是編劇子虛烏有,杜撰出來的一個產物?要知道,我們迄今為止打造出來最快的飛船旅行者一號,速度都不過是百分之一光速而已。

而且,據報道指出,其實著名物理學家史蒂芬霍金先生,在生前也曾經和NASA就曲率引擎技術進行過不止一次的深度合作。也許,很快我們就能看到這個飛船的身影了。

Ⅳ 首個曲率泡被發現,給曲率引擎研究帶來曙光,超光速旅行要來了


時空一詞在一般情況下是指某個時間段的某個空間,這個概念來自於愛因斯坦的 廣義相對論 。根據愛因斯坦的說法,在宇宙中, 時間和空間是絕對的,而且是互相交叉,密不可分的 。他還認為,光速是速度的上限,沒有什麼任何速度能夠超越光速。


宇宙中速度的上限真的是光速嗎?有沒有可能超越光速呢? 答案是不一定,因為科學家發現了第一枚曲率泡,也許會將曲速引擎變為現實。

目前, 人類製造的 飛行器 的速度只不過剛剛突破地心引力,可以來到太空之中 。即便是飛行速度最快帕克探測器,在太陽引力的加持下,在太空中的運動的速度也不過200km/s。 和光速300000km/s來比,人類的速度簡直慢如蝸牛


那光速是宇宙中最快的速度嗎? 答案是否定的,因為宇宙的膨脹速度遠超光速 。宇宙來源於138億年前的一場大爆炸。所有的天體和星系都是自這場爆炸誕生。

宇宙大爆炸雖然過去這么久,但是影響卻依然在持續 。因為宇宙還在持續膨脹之中,宇宙中所有的星系正在互相遠離。如果把宇宙比作一個氣球,星系是分布在當中的小顆粒。 宇宙膨脹 的效果, 就像是把氣球吹大,星系都在自動拉開距離


宇宙膨脹的速度非常快,而且是離宇宙中心越遠的地方膨脹速度越快 。按照哈勃常數來說,宇宙144億光年外的膨脹速度已經遠遠超過了光速。 所以人類即便是製造出來能夠以光速移動的飛行器,也永遠無法探究出宇宙的全貌

既然宇宙之中有速度可以超過光速,那麼我們可能也會有超越光速的機會。 超光速的想法已經被物理學家通過研究得到了具體的理論。 根據理論,人類只要能通過這兩個方法就可以實現超光速移動。這兩個方法就是 穿越蟲洞 和折疊時空


穿越蟲洞其實是鑽了「空間的空子」 。蟲洞就像是宇宙空間中的一個裂縫,或者說是近道。如果能夠突破技術成功穿越,就能像「任意門」一樣, 短時間內實現空間跨越

折疊時空 則是根據宇宙的形態,對空間進行折疊 。如果說穿越蟲洞是提高速度,那麼折疊時空就是壓縮路程。通過空間折疊,使得出發到結束的路程變短,從而實現 超光速移動


不過穿越蟲洞有非常高的技術要求,以人類目前的能力來說,很難達到這一點。但是 折疊時空似乎有一個可以突破的點 。如果能夠攻破技術難關,人類就可以通過折疊時空實現超光速移動,這種方式就是 曲速引擎

曲速引擎 是一種超光速的推進系統,這種推進系統可以 通過壓縮空間的方式實現超光速移動比如,在一根拉開的橡皮筋上,有一隻螞蟻要從一頭跑到另一頭。 雖然它無法迅速跑過去,但是如果我們把橡皮筋松開,橡皮筋回到原本的長度,螞蟻實際移動的距離就會變短。 這樣就相當於折疊了時空,實現了曲速飛行


現實里的空間不像橡皮筋一樣不能夠被我們隨意拉拽,但是我們可以 用時空泡來實現空間折疊 。假設我們製作了一個載人飛行器,如果飛行器前面的空間可以實現折疊,後面的空間又可以舒展的話,那麼飛行器就會實現快速移動。 能夠包裹著飛行器實現空間折疊並且移動的腔體就叫做 時空泡 。

舉個例子來講,如果一根木棍想要穿過一個狹長的布袋,可以把木棍前面的布袋收縮到木棍上,再捏住木棍前端,讓布袋從木棍後端釋放。這樣的過程大致就像是 曲速飛行 能夠隨意折疊並舒展的布袋就是時空泡。


假如人類 科技 真的能夠製造出曲速引擎,實現曲速飛行。那麼就能輕易地抵達所有地方。 地球范圍之內的任意兩個距離,在曲速飛行下也許只需要幾秒鍾就可以抵達 人類也有可能走出太陽系尋找出第二顆地球

但是這樣美好的設想並不容易實現,因為飛行器好製造但是 時空泡難找 。突破光速最有希望的機會就是曲速引擎。但如果想要製造麯速引擎就必須要有時空泡。本來事情在這里就已經陷入了僵局, 但是美國專家的一項最新發現打破了這個僵局。或許 超光速旅行 ,真的要來了?


2021年12月6日,前NASA曲速驅動專家羅德·G·桑尼·懷特公開了一項報告 。他表示,自己帶領的無限空間研究所團隊在在現實中發現了時空泡的存在,如果能夠加以研究和利用, 人類一定有機會製造出曲速引擎

據了解,這首個「 曲率泡 」的大小隻有 納米級別 ,幾乎是人類肉眼都無法直接觀察到的大小。但是他們 在專業儀器的觀察下發現,這個微小的氣泡,真的有負真空的能量密度 。也就是說這個氣泡就是人類苦苦尋找的時空氣泡。


雖然曲率泡的大小幾乎無法容納任何物體,但是它的存在本身就 有極大的意義 。因為它的存在直接證明了曲速飛行的可行性。如果我們有足夠小的可觀測物質,就能夠通過實驗實現該物質的曲速飛行過程。或者通過分析氣泡結構實現曲率泡的放大復刻。假以時日, 曲率飛行一定可以實現

曲率引擎 一直都在科幻電影里出現,比如星際迷航中的飛船全部都是曲速飛行。 因為宇宙實在太過浩瀚,如果沒有足夠快的速度,也許人類還沒有從一個星球抵達另一個星球,就已經死亡了。


但即使曲率泡能夠實現曲速飛行,我們能夠借機移動的距離也是有限制的。因為 宇宙實在太過龐大 ,我們想靠曲率飛行來到254萬光年外的仙女座星系, 大概需要13年左右 。想要穿過一個直徑幾千萬光年的星系團, 大概需要好幾百年

不論怎麼說曲率飛行依然是碾壓一切速度的存在。雖然以上的假想都不太現實,但曲率泡的發現也給我們的曲率研究帶來了曙光,我們才敢這樣肆無忌憚地去想。


早在 1994年 ,墨西哥物理學家米給爾・阿庫別瑞就對曲率引擎做了深入研究 。他認為,在愛因斯坦廣義相對論的理論里,通過時空折疊確實可以實現快速移動,而且絲毫沒有違背相對論中光速是速度上限的問題。因為這種移動方式中, 物體的移動速度在物理層面雖然有可能超過光速,但是在運動的實質過程里,物體的相對時空泡的運動速度沒有超過光速 。也就是說,科幻小說里的 曲速飛船 很有可能實現。


米給爾・阿庫別瑞還認為,想要實現曲速飛行,一定要在飛行器的周圍 製造一個「能量環」 「能量環」扭曲時空,時空就發生了折疊,這樣才能實現曲速飛行 。而且「能量環」的關鍵在於,只有負質量的物質才能實現這種理想狀態。 他這種飛行不會違背相對論的理論,被學界稱之為阿庫別瑞引擎。

阿庫別瑞引擎 可以通過粒子之間的不平衡關系製造出負質量 。比如在飛行器附近放一些電子和反電子,電子之間就會出現不平衡,從而產生負質量。

如果負質量的數量夠多,能夠圍繞飛行器形成一個環 。那麼負質量前面的空間就會收縮,後面的空間就會釋放,從而實現曲速飛行。不過這種情況需要的負質量實在太過龐大, 一個直徑1米的「能量環」所需的負質量,也許是整個銀河系的質量之和 。如果需要這么大的負質量,也許曲速飛行真的無法實現了。


直到 1999年 ,物理學家克里斯·范登布魯克提出了解決辦法 。他認為,曲率泡表面積越大消耗的負質量越多,如果可以拓展曲率泡的內部體積而不增加表面積,曲率飛行也許就更容易實現。

2011年 ,一個名叫「奧佩拉」的團隊曾經公開聲稱已經實現了 超光速 移動 。他們表示自己使用強子對撞機讓質子的速度接近了光速,然後轟擊靶物質,讓其產生中微子束。與此同時,他們在735公里外的地方觀測物質移動速度,結果發現中微子束比質子更先到達。這說明他們通過為人力量實現了超光速, 雖然只快了0.000025,但卻是顛覆式的結果


這項實驗直接顛覆了愛因斯坦的相對論,學界對此質疑不斷。很快人們發現設備計算時間的儀器出了問題,所以實驗結果並不準確 。到目前為止,人類依然沒有任何超越光速的能力。

根據物理學家的推算,如果一個 曲率泡 的表面積能夠容納一個飛船。 那麼它飛行消耗的質量將是太陽質量的10億倍 。人類遠沒有能力捕獲和利用如此龐大的能量,所以根本無法承擔起曲率飛行的進一步研究。


這次發現的曲率泡雖然很小,但是也給了人類繼續深入研究曲率飛行的極大動力, 也許我們真的能有研究出曲率泡的內部體積擴大的方法 ,就能製造出真正的曲速引擎, 實現超光速的曲速飛行。

Ⅵ 曲率飛行可以實現嗎

曲率飛行可以實現嗎?

從理論上來看是可以實現的, 個中起到關鍵作用的空間 ;廣義相對論認為,空間是一個可變形的結構,可以在某種能量的作用下膨脹,彎曲以及壓縮;這給我們保留了無限的希望,而曲率飛行正是利用了彎曲空間的彈性推動飛船高速前行。

上圖有三個關鍵,空間在飛船前方被壓縮,在後方被拉伸,如果是三體中的曲率飛行呢, 就沒有第三個關鍵因素 ,如果是星際迷航中的曲速飛行呢則有第三個關鍵結構--飛 船周圍有一個環形彎曲空間包裹, 兩者類似但差別卻極大,如下:

《三體》中的曲率飛行: 壓縮前方空間,拉伸後方空間,彈性空間推動飛船高速前行,但飛船仍然在不斷穿透空間,盡管其利用廣義相對論中的空間彈性原理,但並沒有逃脫狹義相對論的桎梏,無法超越光速,只能無限接近光速,而且時間體系也無法統一,在地面看來,飛船系流逝的時間與地面是不一樣的。

《星際迷航>中的曲速飛行: 壓縮前方空間,拉伸後方空間,並且使用彎曲空間包裹飛船,空間的彈性推動中間這個彎曲空間泡前行,飛船相對於周圍的空間泡是靜止的,加速與停止不會影響內部的慣性體系,而且這個空間泡泡可以擺脫狹義相對論框架直到超光速,我們宇宙的膨脹速度就是超光速的,在觀測看來,空間的超光速膨脹並沒有違反相對論。

兩者比較,當然是《星際迷航》中的曲速飛行比較好一些,因為這個時空體系與地面時間流逝是一致的,不會因為光速飛船的時間流逝方式趨向停滯造成比較尷尬的局面。

既然選擇了比較合適的方案,那麼如何來實現呢? 我們宇宙中就有一種能造成空間膨脹的重要物質--暗能量, 其被認為是造成宇宙加速膨脹的罪魁禍首,那麼我們是否可以利用暗能量的導致空間膨脹的方式來實現這個目的呢?似乎可行但無法造成彎曲空間,我們或者需要找到一種控制暗能量的方式來造就一個獨立於大時空的小時空!

獨立空間泡泡

曲速飛行在理論上是可以實現的,需要使用阿庫別瑞引擎,壓縮飛船前方的空間,讓飛船後方空間擴張,形成一個曲速泡,飛船就可以裹在泡泡中超光速行駛了,不會受到愛因斯坦相對論的限制,時間也不會膨脹變慢。

但阿庫別瑞引擎也僅僅在理論上可行,現實中還沒法實現。

首先,阿庫別瑞引擎消耗的能量是你完全無法想像的,僅僅運送幾顆原子,就需要消耗掉三個太陽的質量。

其次,阿庫別瑞引擎會出現負能量密度的情況,需要奇異物質來驅動,而奇異物質目前僅在理論上存在,宇宙中還從未發現過。

第三,阿庫別瑞引擎並未完全排除回到過去的時間旅行,違背了時序保護機制,宇宙可能永不準許任何人把它生產出來。

第四,宇宙中雖然物質稀疏,但裝備阿庫別瑞引擎的飛船既然可以超過光速的速度前進,必然會影響整個時空。就像你駕著一架飛機在森林裡飛,很可能會撞上前方的樹木。曲速泡也是一樣,你前面的空間既然被壓縮了,那些星系、恆星、行星和智慧生命又會遭受何等惡劣的待遇呢?你自己也敢保證自己絕對安然無恙?

曲率飛行就是採用曲速引擎為動力的飛行,嚴格意義上來說這種移動不能叫做飛行,而是時空跳躍。總體上來說,時空通訊對曲速引擎的前景持樂觀態度。
從理論上來說,只要有足夠大的能量,就能扭曲時空,對時空產生折疊效應。

就像一張紙,如果從這頭到那頭,一隻螞蟻要爬很久,但如果把它折疊起來,根據折疊的皺褶多少,就能夠一步或者幾部跨越。

這個有點像我們古代描述的一種功夫叫縮地功,可以把大地壓縮,距離縮短,於是此人就能日行千里。

而曲速引擎是壓縮時空,把時空折疊起來,這與所謂的縮地功道理相同但效果天壤之別。

這是廣義相對論時空彎曲理論的延伸,這個科幻中的設想正在逐漸地進入到科學家們的實際研究。
在科幻電影星際迷航中,使用的就是這項技術,裡面對曲速航行具體操作細節介紹的不多,但最終把曲速層級定為最大值曲速10級。曲速1級為真空光速(c),隨著層級增加曲速呈指數增加,但10級為速度無限大,無法達到,只能無限接近。

在現實中,最早提出這個概念的是上世紀五十年代的德國物理學家海姆,它指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,並提出了一些設想。

但一直到他辭世,他的理論並沒有引起重視,因為大家都認為憑著人類掌控的物質條件,不可能製造出那麼大的引力場。

一直到2005年,德國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論文,探究「超時空發動機」製造的可能性,沒想到此舉竟得到了美國航天學會的青睞,授予他們為2005年度「核能和未來航空」項目大獎。由此,這項看起來很科幻的理論重新得到了科學界的重視。

一些科學家開始了行動。
美國能源部聖迪亞國家實驗室太空動力研究員羅格·雷納德正在籌劃著做一場實驗,他准備用一部X光發生器,提供實驗所需要的磁場。

2014年6月,美國太空總署(NASA)機械工程師、物理學家懷特正在研究開發可作星際旅行的宇宙飛船「IXS企業號」。他近日和3D藝術家拉德梅克合作,製作出宇宙飛船的概念圖,宣稱一旦飛船面世,只需兩周便可到達距離太陽4光年遠的地方。

2015年5月,美國NASA的科學家們開展了對曲速引擎的研究工作,工作室位於NASA約翰航天中心Eagleworks實驗室,首席科學家為Harold White博士,他們已經研究出一套被稱為EM drive的動力裝置,這種裝置已經獲得了某種推力,這種推力似乎違反了動量守恆定律,一些難題還在研究中。

一些科學家認為,曲速引擎需要巨大的引力場,製造這種場所需能源非常巨大,目前人類無法實現。但另一些科學家卻反駁了這種觀點,認為製造一個小的曲率泡,只要很少的能量就能達到曲率跳躍的要求。
這項工作還僅僅是個起步,但的確有一個十分誘人的前景。

光速是我們這個時空的限制,常規飛行無法突破這個限制,使星際航行變得難以實現。

曲速引擎的設想為人類打開了另一扇窗戶。

採用曲速引擎實現時空跳躍,能夠突破光速限制,甚至獲得若干倍光速的穿梭,但由於其不是採用常規速度飛翔,並不違背光速限制原則,而且也不會產生時間膨脹效應。

這樣就不會產生祖孫佯謬的悖論,人們可以在正常的時光流逝中實現星際的跨越。

這是一個多麼美妙的前景啊,雖然目前這項研究還處於半幻想半真實的狀態,但這項理論已經得到了重量級科學機構的實際進入,這些科學家可不是吃素的,他們正在使這項原本不可能的事情一步步走向可能,超光速跨越或許已經不再是夢想。

所以時空通訊有理由相信,曲速引擎極有可能會成為人類達到二型恆星級文明時,走向星際空間的最重要工具。

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理論上,曲率航行或者說曲速航行是不違背物理學原理,完全是能夠實現的,這種驅動方式本身就是基於已有的物理學理論所提出來的。利用這種特殊的驅動方式,我們可以突破光速限制,實現真正意義上的星際旅行。但需要注意的是,《三體》和《星際迷航》所說的曲速航行是不一樣的。

在宇宙中,空間中分布著各種物質,它們會導致空間彎曲。所有的空間都不是平坦的,它們都會存在一定的曲率。在《三體》中,曲速飛船能夠減小後方空間的曲率,導致前方曲率更大的空間會把飛船拉過去,從而使飛船以亞光速航行。在這種情況下,曲速飛船會產生巨大的相對論效應——尺縮鍾慢,基於此就能實現星際旅行。

在《星際迷航》中,曲速飛船可以壓縮前方空間,並擴大後方空間,使得曲速飛船能夠相對於彎曲空間做「超光速」運動。在這種情況下,曲速飛船相對於局域空間並沒有超光速,而是處於靜止的狀態,所以不會出現相對論效應。

但不管是哪一種曲速航行,這都需要負質量的東西來改變空間曲率,而我們現在對這種神秘的東西一無所知。

答:理論上存在這種可能性,實際上實現難度極大!

曲速飛行是相對於傳統推進方式的一種完全不同的驅動方式,基於愛因斯坦的廣義相對論——空間是可以彎曲的。然後我們操控並彎曲的空間,並帶動空間內的物體,實現等效的相對移動。

這讓人想起《三體》中,程心和艾AA乘坐的星環號,使用的就是曲速驅動引擎,等效速度為光速;還有電影《星際迷航》里,曲速引擎也是一項重要的技術,等效速度遠超光速。

超光速飛行的一大限制,就是愛因斯坦的相對論,狹義相對論禁止任何形式的超光速傳遞有效信息,自然也禁止超光速移動物質。

但是廣義相對論又留了一個缺口,就是空間的膨脹速度可以超越光速,曲速飛行理論就是利用這一原理,設想了一種操控空間移動的技術。

飛船前方的空間被壓縮,然後被移動到飛船後方膨脹,等效於空間把飛船推向前方,而且不對飛船產生「慣性力」。因為空間的移動不受光速限制,所以飛船的等效移動能超過光速。

曲速表示空間翹曲的度量,而不是真實的速度,所以繞過了相對論的光速限制。同時,曲速的效果也可以等效看作移動速度,從而實現等效的超光速移動。

目前技術上最大的困難,就是無法製造足夠的能量能讓空間彎曲,所以相應的研究,基本停留在理論當中。

對人類來說,曲速飛行或許是遙遠未來的唯一出路。試想,如果大自然禁止曲速飛行的存在,那麼意味著人類將永遠被限制在宇宙的一個小角落裡,宇宙是如此廣袤,人類只能遠觀而不可及,這將是多麼恐怖的事啊!

在劉慈欣的科幻小說《三體》中,人類的「光速飛船」先驅者托馬斯維德製造出了接近光速的曲率飛船,最後程心得以駕駛曲率飛船逃離被二維化的太陽系。

但小說中的設定是,曲率飛船並沒有達到光速,而是以無限接近光速的速度飛行。

在更早時期,科幻系列電影《星際迷航》中描述了一種未來的人類飛行器——曲速飛行器,這與三體中的曲率飛行有著不同之處,《星際迷航》中的星艦,可以輕易的超越光速很多倍,數千光年的航行也不過是轉眼一瞬間。

至於這些曲率、曲速的原理究竟是啥呢?我們來探討一下:

我們知道,空間是可以被彎曲的,而且空間還具有彈性。想到這里,可以在腦海里設計一個有趣的實驗,找來一塊大一點的地毯,一輛玩具 汽車 ,讓玩具 汽車 以速度v在地毯上向你這邊開來,這時,你以速度w拉著地毯也向你靠近,所以,這輛玩具 汽車 就會以高於原本的速度v向你這邊靠近。

在宇宙空間中,可以利用某種辦法,把飛船的後方空間給「燙平」,前方的空間給壓縮的更加褶皺,這樣飛船就會以很高的速度向前方飛去。而在《星際迷航》中,利用飛船上強力的曲速線圈產生強大的磁場,稱之為「曲速場」,曲速場形成一個包裹飛船的「曲速泡」,飛船在曲速泡中相對靜止,而曲速泡卻在空間的漣漪中「盪漾著」前進,至於其中復雜的原理,怎麼搞出來的曲速泡,誰都不清楚。

但無疑哪種方式都需要巨大的能量,2008年7月,美國的兩名物理學家稱巨大的能量可以讓人類控制維度,從而製造出「光速飛船」,那麼需要多少能量才能操控維度呢,大約最低需要10^45J的能量,根據質能公式,這需要將木星全部轉化為能量才行。

雖然現在仍屬於設想階段,但終歸是有了思路。其實,人類如何才能邁入星際文明行列中呢?辦法就是製造更快的飛行器,這是最直接的辦法,也是人類能否走得更遠的最有效的辦法。

你們說呢?

利用所謂的「時空彎曲」實現「曲率飛行」,只能是科幻者的神邏輯的天方夜譚,而絕不可能在物理邏輯中實現。

以下我來釐清一下相關概念,做一些深度解讀,但願對一些走火入魔者有所警示。

一,曲率的大致意思。

曲率(k),是單位弧長(s)轉過的角度(θ):k=Δθ/Δs。曲率半徑或圓半徑(r),是曲率的倒數:r=1/k。因為:k=Δθ/Δs=Δθ/rΔθ=1/r。

凸起的曲率是正的,意味著能量遞增。凹陷的曲率是負的,意味著能量遞減。拐點的曲率是零,意味著短暫的平坦。

二,慣性定律的深度解讀。

慣性定律,是一個宇宙大法則:任何物系的運動,保持勻速直線運動或相對靜止。物系勻直運動意味著它最終的動態平衡,維持運動的能量不多不少,沒有剩餘的可被利用。

在黎曼幾何中,勻直運動就是測地線循環,是最小曲率的勻速圓周運動。因此,慣性定律的勻直運動要改成「勻圓運動」。

所有的自然物系,都在勻圓運動,它們是自然的最經濟的永動機,其驅動力只夠自身運動,沒有多餘的可被投機取巧。

▲為什麼邊緣帶的電子雲密度越發稀疏呢?

三,熵增加原理的深度解讀。

熵,表示物系運動的混亂程度或無序度。熵增加原理,即ΔS≥0。意思是:物系運動總是不斷衰減降頻,不斷趨向最終的慣性、動態平衡、勻直運動、勻圓運動。因此,熵增加原理是慣性定律的熱力學表述,異曲同工。

例如,恆星輻射的電磁波,在深太空的長期旅行中,能量不斷衰減,頻率不斷降低。這種現象叫「熵增紅移」,可顛覆宇宙大爆炸理論。

四,時空彎曲論的深度解讀。

廣義相對論的核心是時空彎曲論,甚囂塵上。也許因為這個神邏輯,科幻作家劉慈欣臆造了曲率飛行。

▲時空彎曲論把愛因斯坦變成了科學大神

其實,光走曲線,只是因為承載光的空間介質在天體附近的質密梯度(▽×m)或能密梯度(▽●E)較大而已。但是,光走曲線也是一種動態平衡,其質量曲率或能密梯度,只能自給自足,不能被投機取巧。

▲讓人「腦洞大開」的曲率飛行的一個設計。

這就好比:龍卷風把附近的 汽車 席捲進去,不是因為時空彎曲,二是空氣介質的能密梯度很大而已。

綜上:曲率飛行的幻謬,責任不在劉慈欣,歸根結底,是愛因斯坦的廣義相對論在作怪。

超光速俗稱FTL(faster than light)

FTL有很多種方法,其中最出名的有這幾種。跳躍引擎(jump drive)超空間(hyperspace)曲速引擎(warp drive)和蟲洞(wormhole)。

跳躍引擎就是通過某種手段(一般是量子物理之類的的 科技 )瞬間出現在某一點,有點量子糾纏的意思,理論上量子糾纏傳遞信息還是可以的,但是傳遞物品應該是不可能的,所以就目前人類的理論科學來看是不可能的。只出現在科幻作品中。有興趣的可以去看《星際迷航 發現號》,其中的孢子引擎就是和這個差不多。

超空間就是讓飛船進入另一個次元或空間然後在某一點從那個次元空間出來,飛船本身不用加速到光速。在這個次元中走的距離要比現實中少得多以達到超光速的效果,這種 科技 個人認為是不可能實現的。除非人類有能力進入第四維度。

曲速引擎就是在飛船周圍創造一個空間泡泡,壓縮前面的空間膨脹後面的空間來達到超光速。這種理論上是可行的,但是技術上根本達不到,能量材料都達不到要求。

蟲洞引擎就是開啟一個蟲洞可以瞬間抵達任意地方,效率最高最好用的也是人類最有可能掌握的技術。理論上完全可行,目前人類可以製造出小型黑洞,很多科學家認為量子糾纏的現象可能就是一種蟲洞效應。不久的將來關於蟲洞的 探索 肯定會有新的進展。

最後,超空間和跳躍引擎沒有理論基礎,或者說是目前還沒有,廣泛出現在科幻作品中。曲速引擎和蟲洞理論上已經被證實是可行的,它們都有各自的理論推導和物理計算公式。

我們先看看曲率驅動是怎麼回事。
曲率驅動是一種通過改變飛行器前後空間的曲率獲得飛船前進動力的驅動方式。這是科幻小說和電影裡面常用的梗。

它的理論來源於墨西哥物理學家明戈·阿爾庫貝利在1994年提出概念。其本質就是通過空間的收縮和膨脹驅動飛船,從而「繞過」相對論對極限速度的限制(這個限制是真實存在的)。

我們通過觀察到的宇宙存在了137億年,而我們觀察到的最遠的天體離我們有400多億光年的距離。這說明了: 宇宙空間膨脹的速度遠遠大於光速。 你可以簡單的把膨脹的氣球看成是宇宙,而星體就是氣球上的小點。

這違背了相對論了嗎?並沒有,相對論描述的是:信息不能超過光速傳播。空間本身是不攜帶信息的。

所以,曲率飛行在理論上是可行的。

但是,科學家通過計算,把一艘宇宙飛船加速並超過光速,彎曲和抹平空間的能量,需要集中整個太陽系的能源才能完成。

這可能需要我們發展到第二類文明,掌握了戴森球才有可能製造這種飛行器。

綜上所述,製造麯率飛行器是未來1000年內不能完成的任務。

曲速引擎就是一種空間的壓縮和擴展技術,即在飛船前段壓縮空間,後端再把壓縮的空間釋放。這樣,處在中間的飛船時空仍是平坦的,而前後兩端一個時空變快一個變慢,飛船達到超光速飛行。

其實這種技術,就是我們祖先說的縮地成寸的翻版而已。製造麯速引擎,關鍵就是如何實現時空的壓縮和膨脹,對應的就是理解空間規則。可惜,人類目前的 科技 還顯得太過於簡陋,根本沒有對空間有何深刻認識。只有愛因斯坦的相對論涉及到了時空的彎曲,即大質量物體可以導致時空彎曲。但是除此之外,我們對時空扭曲和膨脹的了解,幾乎為0。所以,如果依照人類現在的 科技 水平,製造麯速引擎基本屬於痴人說夢。

不過,人類的 科技 發展也才幾千年,相對於宇宙動不動幾千萬年、幾億年的時間尺度,人類的文明進程顯得就太微不足道了。所以,如果給人了足夠的時間,相信依人類目前的科學發展速度,掌握空間技術並不是什麼難事,製造麯速引擎也是易如反掌。畢竟,在1900年,人們還很難想像什麼是電視,電腦,手機。而現在,不都是常見物件了嗎?

Ⅶ 曲率驅動真的可以達到光速嗎現在能否做到曲率驅動

人類對速度的痴迷是與生俱來的,為了追求更高的速度,運動員可以通過更科學的訓練來不斷打破田徑場上的世界紀錄,工程師也不斷的研究和推出更快的跑車和更高速的飛行器,2018年,美國波音公司連續公布了在5馬赫級別(時速超過6100公里)的軍用與民用高超聲速載人飛機概念與方案,

然而對於那些以未來的征途是星辰大海的科學家來說,這樣的「高速」實在是「慢」的和蝸牛有一拼,他們心中的高速是能以光速為參照速度的飛行器,如果要想達到恆星際航行的目標,飛行器的速度至少要達到光速的百分之一(3000公里/秒,時速1000萬公里以上),參考電影《流浪地球》中,經過500年加速才使地球的速度達到光速的千分之五,飛行千年才能到達最近的恆星系。所以,在未來的恆星際航行,這種傳統的工質推進的飛行器的動力方式是不可行的。於是,科學家腦洞大開,在現有理論的框架下,「設計」出了多重航行方式,而曲率驅動也是其中之一。

關於曲率驅動這個概念,在1994年由墨西哥物理學家明戈·阿爾庫貝利(Miguel Alcubierre)第一次提出。依據的理論基礎就是,基於人類對宇宙的觀測,認為我們的宇宙空間的形狀並不是平坦的, 不管宇宙是什麼形狀,都是存在著一定的曲率 , 在太空的飛船如果可以利用某種技術使其後方空間的曲率變小,應該說是絕對值變小,變得更「平滑」一些,那麼飛船就會被前方曲率更大的空間「拉」過去,這樣讓飛船前方的空間收縮而後方的空間擴張的方式驅動飛船,而 飛船本身實際上是「靜止」的,飛船隻是停留在一個由平滑的時空組成的「曲速泡」內,這里的時空曲率不受影響,飛船的「移動」實際上只是「乘著」這個曲速泡在走, 這種設想的驅動方式就算曲率驅動。 雖然曲率驅動不可能像空間折疊那樣瞬間到達目的地,但卻有可能使飛船以無限接近光速的速度航行。也有一些科學家認為,由於這種驅動方式是利用空間的「收縮膨脹」效應,而時空本身並不受光速極限的限制,這樣, 曲率飛船理論上便可以實現以超光速飛行,而不違反物理學中的「光速最快」限制。

關於曲率飛行,我們可以用肥皂小船實驗做一個比喻,在《三體Ⅲ·死神永生》中,程心和艾AA也是從肥皂小船實驗中得到靈感,破譯了雲天明給出的最後一個暗示。實驗原理和曲率飛行相似,把一艘小紙船放到水面上,由於水表面張力(曲率)的存在,紙船會漂浮在水面上,當在小船尾部放入肥皂,由於肥皂含有表面活性劑,可以降低水的表面張力,所以當肥皂溶解到水中時,小船尾部水面的表面張力降低,小船前部的表面張力不變,這樣就像拔河一樣地把小船「拉」到了前方,即便小船自身沒有任何動力。

既然曲率飛行可以讓人類實現星際旅行的夢想,但這個夢想距離現實還是比較遙遠的,因為「曲率飛行」目前仍然只是理論中可能出現的情況,並且,如果基礎理論和人類的技術沒有超越式的突破,曲率飛行就永遠存在於科幻小說和電影中了。不說技術上的問題,按照現有的理論來看,曲率飛行需要的能量十分巨大,用曲率飛行的方式把一個原子運輸到一光年之外,就需要消耗掉大約2個太陽的全部能量。這樣的超高能耗不是一個還沒有達到Ⅰ型文明的人類能夠負擔得起的。如果驅動一艘飛船,也許全宇宙的能量也不一定夠用,

不管怎麼樣,至少曲率驅動給人類在理論上一個方向,現在的人類不能掌握這種技術,誰說未來的人類不會辦到呢?畢竟,未來有無數種可能。

通過曲速引擎驅動達到甚至超過光速,理論上是可以的,但目前還處於幻想 探索 之中。
這種引擎的理論基礎是廣義相對論。引力可以扭曲時空,也可以看作是折疊時空,就是把時空折疊起來,比如一張紙,把一張長方形的紙從中間對折,這張紙兩頭的邊緣就合在了一起,紙張這頭的螞蟻就可以瞬間移動到紙張的另一頭,省卻了紙張中間很長距離的爬行。

如果把一光年的時空折疊成這樣,這一光年不就一步跨過去了嗎?那要比光速快多少倍?
愛因斯坦相對論把光速定為我們宇宙最快的速度,任何有質量的物體都無法突破這個藩籬,百年的實踐和觀測已經釘死了這個規則,誰也沒有辦法打破。今後人類如何在廣袤的太空中穿梭呢?速度這個瓶頸如何突破呢。

曲速引擎似乎給人類一線曙光,這種時空折疊的跳躍式前進,既可以打破光速的限制,又不會受到時間膨脹效應的影響,是突破人類星際航行速度瓶頸的一個最好的預其。

現在對於曲率引擎的設想是公說公有理,婆說婆有道,並沒有一個統一的認識。

有消息認為,美國NASA的科學家已經開展了對曲速引擎的研究工作,還發布了一個官方曲率場研究報告(見上下有關配圖),這個流傳於網上的報告有60頁,對曲速引擎研究進行了框架式的描述。

但另一則消息卻說明NASA的研究另有途徑,他們通過一套被稱為「EM drive」的動力裝置獲得了推力。(見上圖)
但這個裝置並非一般意義上靠扭曲時空前進的「曲速引擎」,其工作原理實際上是通過電磁波在一個圓錐形金屬封閉空間內產生的一部分能量,外界對這項技術並不認同,認為違反了物理學動量守恆定律。

但這里說的似乎是兩碼事。

持潑冷水態度的科學家卻另有說法。
加州理工學院理論物理學家肖恩·卡羅爾詳細研究了NASA的報告,得出了不可行的結論。

他認為在曲速場內,飛船必須利用負能量搜索前方的空間,並讓後面的空間膨脹,但迄今為止,沒有人知道這種負能量到底是什麼,更別提如何利用了。

因此報告只是將理論物理學的細枝末節加以裝扮,太過理想化。在未來1000年內,實現的可能性為零。

的確,人類現在只捕捉到燒不開一杯開水的反物質,而負能量還是一個理論上存在的謎。所以需要大量負能量才能夠實現的曲速航行目前還只能是一個未知數。

但人類要走向深空,總要找到一種突破光速藩籬的辦法,否則只能在太陽系裡活動。要麼在理論上有所突破,要麼找到一種新的途徑。

理論上曲率驅動可以實現超光速的夢想,但是現在人類的技術達不到,在以後能否實現曲率驅動也很難說。

愛因斯坦的狹義相對論對於光速有要求,有靜止質量的物體永遠達不到光速,這是理論上的限制而非技術。這意味著人類被光速限制在太陽系內,距離我們最近的恆星是比鄰星在4.22光年之外。目前我們最快的速度大約是帕克太陽探測器在接近太陽的過程中受引力加速速度達到70公里每秒,如果按照這個速度飛到比鄰星大約需要4285年。

目前距離我們最遠的探測器是旅行者一號已經飛行了大約42年,它的平均速度大約是17公里每秒,正好超過第三宇宙速度可以飛出太陽系。按照它的速度大約需要17647年飛出太陽系,飛到比鄰星大約需要74470年。這就是人類目前的處境,地球壽命無限但是太陽是有壽命的,太陽演化到紅巨星時代人類必須要離開地球,這意味著人類未來必須要飛出地球進行星際航行。

愛因斯坦的廣義相對論給了人類希望,按照廣義相對論時空是可以彎曲的,蟲洞就是時空彎曲留給人類的希望,穿越蟲洞可以實現時空穿梭;

除此之外對於時空彎曲的利用還有曲率驅動,如果通過時空彎曲實現超光速運動並不違反愛因斯坦的光速不可超越理論,例如宇宙超光速碰撞就是如此。曲率驅動簡單的理解就是通過通過對飛船後方時空曲率的改變,從而使飛船前方的時空把飛船拉過去。大家可以做一個小紙船,在船後方扎個洞放上肥皂小船自己就會向前運動,這是因為肥皂溶解水的時候降低了水的張力,小船就被前方較大的張力吸引過去。

曲率驅動真的可以達到光速嗎?現在能否做到曲率驅動?

天下武功,唯快不破!曾經是對江湖上各種派別武術的評價!當然到現在為止速度仍然是人類不懈的追求,但到現在為止,即使是去到內行星甚至太陽探測的帕克探測器,速度仍然在200KM/S上下徘徊!而到達最近的比鄰星也有超過4光年的距離,即使以這個速度趕往比鄰星也需要超過6000年的時間!

當然這個速度並不是火箭的極速,畢竟火箭還有非常大的潛力可以發掘,隨著離子推進技術的進步,甚至未來核聚變發動機的突破,我們的速度仍然可以往更高的方向進步!但不知道各位有沒有發現,我們無論如何努力,總會有一個天花板擋住我們的腳步,這就是光速!因為在速度接近光速的條件下其質增效應會讓無論再加大推力都無法讓飛行器再快那怕是1M/S,因為質量增加效應已經抵消了火箭的反推所提供的動力!

越接近光速,物體的動質量越大!上圖是這是牛頓第二定律的極限,也是火箭的極限,當然我們現在遠未達到極限,但可以想像在不遠的未來有進步的天花板擋著我們,那是一件多悲哀的事情?因為即使達到光速,人類依然無法在有生之年跨越10萬光年半徑的銀河系!那麼有什麼手段可以越過這個光速屏障嗎?當然有,只不過所有的手段都還在紙面上,一般有如下幾種:

一、曲速引擎

這種引擎的原理利用空間的彈性將飛船推向前進,因為空間膨脹並不受光速限制,但這也有一個要求,即《三體》中的曲率引擎和《星際迷航》中的曲速引擎,盡管兩者原理一樣,但效果則完全不一樣,因為曲率引擎的上限是光速,但曲速引擎則幾乎沒有上限!

上圖是曲速引擎的基礎,飛行器包裹在曲率空間泡之內(曲率引擎沒有這個過程),在曲率空間泡前方製造拉伸空間,後方則壓縮空間!前方的空間拉著、後方壓縮空間推著曲率空間泡前進!但運動的只是曲率空間泡,內部的飛行器與周圍的曲率空間泡並沒有相對位移!完美的避開了飛行器速度極限時的質增效應!而曲率引擎因為沒有曲率空間泡包裹,因此它相對於空間仍然存在位移,所以曲率引擎的上限一樣是光速!

但曲率引擎達不到光速,從理論上來看與空間存在相對位移的引擎依然無法突破質增效應,因此再大的空間彈性也不可能推動無限質量的飛行器以更快的速度飛行,因此我們認為曲率飛行器是無法達到光速的!當然到現在為止我們無論在曲率引擎還是曲速引擎上都沒有任何建樹,甚至連門道都還沒有摸到,以現在的技術來討論這種引擎,無異於痴人說夢話!

二、蟲洞

《星際穿越》中土星附近的蟲洞是串接起整部電影前後情節的關鍵,當然這個並不是一種引擎,而是一種將相隔遙遠的空間以愛因斯坦-羅森橋的形式連接起來,進入這個隧道的飛行器,將不需要經過三維空間中的實際路程,而是直接通過隧道到達遙遠的宇宙!

就像上圖這樣,以某種強大的能量將之連接起來!

《星際穿越》中穿越蟲洞的景象!當然這是我們對蟲洞內部的想像而已,而實際是否存在或者到底是否是這樣,則完全不是我們所能考慮的,因為這個理論基礎都不全!

科學家的想像力是無限的,引擎和技術並不局限於這幾種!但 科技 水平依然有限,畢竟沒有技術的支撐,再美好的想像依然如一張廢紙,也許不遠的未來我們可以實現這種不可能的引擎或者蟲洞,各位拭目以待吧!

曲率驅動肯定能夠超光速,別說超光速了,就是幾十倍的光速幾百倍的光速也能夠輕易的超過,只是曲率驅動只存在於安寧醫院患者的大腦中!

很多朋友應該都看過《星際迷航》這部科幻電影,裡面有一種巨大的星際飛船,採用的就是曲率驅動技術,這種飛船可以憑借這種技術達到曲速飛行,電影裡面稱其速度可以超越光速,那麼現實中這種技術理論真的可行嗎?將來人類有可能製造出曲率驅動的超光速飛行器嗎?

曲速飛行這一概念並非《星際迷航》首次提出來的,有一位德國物理學家早在上世紀50年代就提出來了,然而那個時候的人們都認為他在痴人說夢,根本不可能實現的,但是科幻小說和電影創作者們卻從中找到了靈感,於是電影中出現了用曲速飛行的巨大飛行器。

曲率驅動飛行到底指的是什麼呢?其實它涉及到了理論物理的一種時空模型,要想做到曲速飛行,首先要有一個強大的曲率引擎,不過這種曲率引擎並非發動機,而是一種能改變時空結構的機器,比如裝有曲率引擎的飛船,那麼曲率引擎就可以把飛船前面的空間迅速彎曲縮小,同時將飛船後面的空間迅速彎曲擴大,那麼飛船退出後面的空間進入前面的空間就會省去不少時間,即便飛船本身的速度無法達到光速,但是由於時空被改變時間被縮短,那麼也就等於達到或超越了光速。

然而想改變時空結構可不是那麼簡單的事情,我們知道宇宙中能大幅度改變時空結構的只有那些黑洞之類的大質量天體,但是我們又不可能給飛船上裝個黑洞,有人計算認為改變飛船前後的時空需要相當於太陽10億倍的能量,這簡直是不可想像的。

還有一個問題就是,如果扭曲飛船前後的時空,那麼飛船將處於有著強大差別的引力場中,而要想達到光速,那麼這個引力場應該要強到接近黑洞視界邊緣的強度,然而如果引力場強到這個級別上的話,我們已知的任何物質都會被撕得粉碎,連原子都很難存在,因此用什麼樣的材料來製造這樣的飛船,並且將這樣的飛船至於什麼樣的保護之下,也是一個不可想像的難題。

所以目前來看,利用曲率驅動達到光速或者超光速飛行是個理論和技術上都讓人徒呼奈何的事情,至少在未來的很長時間內,這樣的飛行技術都只能在想像中存在,有科學家就認為這樣的飛船至少在1萬年內都不會出現,因為技術難關太大了。

曲率驅動,又被叫做曲速引擎,目前更多的只是科幻題材,還遠遠談不到科學。利用曲速引擎技術,速度不僅僅能達到光速,理論上可以比光速快很多倍!

曲速引擎的原理是利用愛因斯坦的廣義相對論,我們所在的時空並不是平坦的,也不是一成不變的,而是可以彎曲壓縮折疊的,利用空間的這種特性就可以實現「超光速飛行」!

簡單說就是創造一個「時空泡沫」,飛船位於時空泡沫中,驅動飛船前後方的時空,壓縮飛船前方時空,同時伸展飛船後方空間,如此一來,飛船就能實現告訴飛行,本之前飛船本身並沒有飛行,是飛船所在的時空泡沫在超光速移動!

這種原理就類似操控帆船在海浪上乘風破浪一樣。因為時空本身的速度可以超過光速,所以飛船就能以超光速飛行!

目前的人類 科技 遠不能實現曲速引擎技術,而且在可以預見的未來幾百年時間也很難做到,因為操控時空結構需要極大的能量,同時還要保證飛船周圍時空的穩定性!

在《三體3 死神永生》里,星環號用曲率驅動只是無限接近光速,但為什麼200多光年的行程只用了50小時,有人講過

別說曲率驅動能不能達到光速,實際上有這種想法的人本身只是一個任嗎不懂的崇拜者,因為他連光速是如何產生的都不知道,就夢想用什麼方式可以達到光速!

曲率引擎,或時光穿梭機,來自時空彎曲理論,基本估計:愛因斯坦放了廣義相對論的一個屁,天下的應聲蟲屁顛顛的尋屁!

僅憑光線路過太陽附近而彎折,就能斷言大質量天體會彎折時空么?純屬牽強附會!

眾所周知,太陽附近的等離子體分布密度較大,電磁波路過太陽附近,有更多機會與等離子體發射康普頓散射效應,進而彎折了光路,降低了頻率,拉長了波長,這就是所謂引力透鏡紅移的本質,與時空彎曲沒有毛線關系。

當然,引力彈弓效應是可利用的,這不過是萬有引力定律在多體問題中的表現,可以根據五個拉格朗日點理論解釋。

好了,本答stop here。請關注物理新視野,共同切磋物理邏輯與中英雙語的疑難問題。

Ⅷ 曲率飛行可以實現嗎

曲速引擎就是一種空間的壓縮和擴展技術,即在飛船前段壓縮空間,後端再把壓縮的空間釋放。這樣,處在中間的飛船時空仍是平坦的,而前後兩端一個時空變快一個變慢,飛船達到超光速飛行。

其實這種技術,就是我們祖先說的縮地成寸的翻版而已。製造麯速引擎,關鍵就是如何實現時空的壓縮和膨脹,對應的就是理解空間規則。可惜,人類目前的 科技 還顯得太過於簡陋,根本沒有對空間有何深刻認識。只有愛因斯坦的相對論涉及到了時空的彎曲,即大質量物體可以導致時空彎曲。但是除此之外,我們對時空扭曲和膨脹的了解,幾乎為0。所以,如果依照人類現在的 科技 水平,製造麯速引擎基本屬於痴人說夢。

不過,人類的 科技 發展也才幾千年,相對於宇宙動不動幾千萬年、幾億年的時間尺度,人類的文明進程顯得就太微不足道了。所以,如果給人了足夠的時間,相信依人類目前的科學發展速度,掌握空間技術並不是什麼難事,製造麯速引擎也是易如反掌。畢竟,在1900年,人們還很難想像什麼是電視,電腦,手機。而現在,不都是常見物件了嗎?

曲速飛行在理論上是可以實現的,需要使用阿庫別瑞引擎,壓縮飛船前方的空間,讓飛船後方空間擴張,形成一個曲速泡,飛船就可以裹在泡泡中超光速行駛了,不會受到愛因斯坦相對論的限制,時間也不會膨脹變慢。

但阿庫別瑞引擎也僅僅在理論上可行,現實中還沒法實現。

首先,阿庫別瑞引擎消耗的能量是你完全無法想像的,僅僅運送幾顆原子,就需要消耗掉三個太陽的質量。

其次,阿庫別瑞引擎會出現負能量密度的情況,需要奇異物質來驅動,而奇異物質目前僅在理論上存在,宇宙中還從未發現過。

第三,阿庫別瑞引擎並未完全排除回到過去的時間旅行,違背了時序保護機制,宇宙可能永不準許任何人把它生產出來。

第四,宇宙中雖然物質稀疏,但裝備阿庫別瑞引擎的飛船既然可以超過光速的速度前進,必然會影響整個時空。就像你駕著一架飛機在森林裡飛,很可能會撞上前方的樹木。曲速泡也是一樣,你前面的空間既然被壓縮了,那些星系、恆星、行星和智慧生命又會遭受何等惡劣的待遇呢?你自己也敢保證自己絕對安然無恙?

理論上,曲率航行或者說曲速航行是不違背物理學原理,完全是能夠實現的,這種驅動方式本身就是基於已有的物理學理論所提出來的。利用這種特殊的驅動方式,我們可以突破光速限制,實現真正意義上的星際旅行。但需要注意的是,《三體》和《星際迷航》所說的曲速航行是不一樣的。

在宇宙中,空間中分布著各種物質,它們會導致空間彎曲。所有的空間都不是平坦的,它們都會存在一定的曲率。在《三體》中,曲速飛船能夠減小後方空間的曲率,導致前方曲率更大的空間會把飛船拉過去,從而使飛船以亞光速航行。在這種情況下,曲速飛船會產生巨大的相對論效應——尺縮鍾慢,基於此就能實現星際旅行。

在《星際迷航》中,曲速飛船可以壓縮前方空間,並擴大後方空間,使得曲速飛船能夠相對於彎曲空間做「超光速」運動。在這種情況下,曲速飛船相對於局域空間並沒有超光速,而是處於靜止的狀態,所以不會出現相對論效應。

但不管是哪一種曲速航行,這都需要負質量的東西來改變空間曲率,而我們現在對這種神秘的東西一無所知。

曲率飛行就是採用曲速引擎為動力的飛行,嚴格意義上來說這種移動不能叫做飛行,而是時空跳躍。總體上來說,時空通訊對曲速引擎的前景持樂觀態度。
從理論上來說,只要有足夠大的能量,就能扭曲時空,對時空產生折疊效應。

就像一張紙,如果從這頭到那頭,一隻螞蟻要爬很久,但如果把它折疊起來,根據折疊的皺褶多少,就能夠一步或者幾部跨越。

這個有點像我們古代描述的一種功夫叫縮地功,可以把大地壓縮,距離縮短,於是此人就能日行千里。

而曲速引擎是壓縮時空,把時空折疊起來,這與所謂的縮地功道理相同但效果天壤之別。

這是廣義相對論時空彎曲理論的延伸,這個科幻中的設想正在逐漸地進入到科學家們的實際研究。
在科幻電影星際迷航中,使用的就是這項技術,裡面對曲速航行具體操作細節介紹的不多,但最終把曲速層級定為最大值曲速10級。曲速1級為真空光速(c),隨著層級增加曲速呈指數增加,但10級為速度無限大,無法達到,只能無限接近。

在現實中,最早提出這個概念的是上世紀五十年代的德國物理學家海姆,它指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,並提出了一些設想。

但一直到他辭世,他的理論並沒有引起重視,因為大家都認為憑著人類掌控的物質條件,不可能製造出那麼大的引力場。

一直到2005年,德國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論文,探究「超時空發動機」製造的可能性,沒想到此舉竟得到了美國航天學會的青睞,授予他們為2005年度「核能和未來航空」項目大獎。由此,這項看起來很科幻的理論重新得到了科學界的重視。

一些科學家開始了行動。
美國能源部聖迪亞國家實驗室太空動力研究員羅格·雷納德正在籌劃著做一場實驗,他准備用一部X光發生器,提供實驗所需要的磁場。

2014年6月,美國太空總署(NASA)機械工程師、物理學家懷特正在研究開發可作星際旅行的宇宙飛船「IXS企業號」。他近日和3D藝術家拉德梅克合作,製作出宇宙飛船的概念圖,宣稱一旦飛船面世,只需兩周便可到達距離太陽4光年遠的地方。

2015年5月,美國NASA的科學家們開展了對曲速引擎的研究工作,工作室位於NASA約翰航天中心Eagleworks實驗室,首席科學家為Harold White博士,他們已經研究出一套被稱為EM drive的動力裝置,這種裝置已經獲得了某種推力,這種推力似乎違反了動量守恆定律,一些難題還在研究中。

一些科學家認為,曲速引擎需要巨大的引力場,製造這種場所需能源非常巨大,目前人類無法實現。但另一些科學家卻反駁了這種觀點,認為製造一個小的曲率泡,只要很少的能量就能達到曲率跳躍的要求。
這項工作還僅僅是個起步,但的確有一個十分誘人的前景。

光速是我們這個時空的限制,常規飛行無法突破這個限制,使星際航行變得難以實現。

曲速引擎的設想為人類打開了另一扇窗戶。

採用曲速引擎實現時空跳躍,能夠突破光速限制,甚至獲得若干倍光速的穿梭,但由於其不是採用常規速度飛翔,並不違背光速限制原則,而且也不會產生時間膨脹效應。

這樣就不會產生祖孫佯謬的悖論,人們可以在正常的時光流逝中實現星際的跨越。

這是一個多麼美妙的前景啊,雖然目前這項研究還處於半幻想半真實的狀態,但這項理論已經得到了重量級科學機構的實際進入,這些科學家可不是吃素的,他們正在使這項原本不可能的事情一步步走向可能,超光速跨越或許已經不再是夢想。

所以時空通訊有理由相信,曲速引擎極有可能會成為人類達到二型恆星級文明時,走向星際空間的最重要工具。

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時空通訊原創作品,已經啟動「維權騎士」版權保護,侵權必究。

人類要想進行宇宙間星際航行的話,理論上有三種方式,一種是常規的宇宙旅行,就是靠發動機來推動飛船,隨著發動機的進步,人類星際旅行的速度會越來越快,但是根據廣義相對論來看,這種方式之下的航行,永遠不可能超過光速,因為凡是有靜止質量的物體,達到光速的話將需要無限多的能量,所以這樣看來將來的星際航行要超越光速簡直是不可能的!然而科學家們還提出了另外兩種星際航行的方式,一種是蟲洞穿越,另一種就是曲速飛行了。

蟲洞穿越和曲速飛行,理論上都是可以超越光速的航行方法,不過這兩種方式其實都不不是在速度上下功夫了,而是跳出了追求速度的范疇,從而在時間和空間上打主意了,就是說蟲洞穿越和曲速飛行玩兒的已不是速度,而是時空。

蟲洞又叫愛因斯坦-羅森橋,它是相對論中預言的一種天體或者說現象,通常會出現的黑洞附近,對它的穿越比較好理解,就是因為蟲洞彎曲某一部分時空,導致不同地點的距離變近了,就好像一張紙上的這邊到那一邊,本來需要走過一條邊的距離,但是如果把紙對折起來的話,幾乎一下子就到了,所以蟲洞是一種捷徑。

但是蟲洞又有一種限制,就是它出現的地點不容易設定,所以利用蟲洞穿越的話就只能穿越到它們本來存在的地方,星際航行很難利用它,而且人類至今也沒有發現蟲洞的存在,理論上如果它存在的話也是非常細小和短暫的,根本不允許宇宙飛船這樣大的物體穿過,所以利用蟲洞穿越是很不現實的。

如果說蟲洞是一種宇宙時空現象,那麼曲速飛行就是一種人造時空現象了,它是要在宇宙飛船前進的時候將飛船前面的時空進行壓縮,同時將飛船後面的時空進行擴張,這樣如果宇宙飛船的速度極快的話,理論上飛船將可以超過光速。

不過雖然理論上如此,然而要想壓縮和擴張時空,幾乎需要無限多的能量,雖然《星際迷航》等很多科幻電影中有曲速飛行的假設,但目前我們人類對實現這樣的星際航行還是不可想像的。

我們先看看曲率驅動是怎麼回事。
曲率驅動是一種通過改變飛行器前後空間的曲率獲得飛船前進動力的驅動方式。這是科幻小說和電影裡面常用的梗。

它的理論來源於墨西哥物理學家明戈·阿爾庫貝利在1994年提出概念。其本質就是通過空間的收縮和膨脹驅動飛船,從而「繞過」相對論對極限速度的限制(這個限制是真實存在的)。

我們通過觀察到的宇宙存在了137億年,而我們觀察到的最遠的天體離我們有400多億光年的距離。這說明了: 宇宙空間膨脹的速度遠遠大於光速。 你可以簡單的把膨脹的氣球看成是宇宙,而星體就是氣球上的小點。

這違背了相對論了嗎?並沒有,相對論描述的是:信息不能超過光速傳播。空間本身是不攜帶信息的。

所以,曲率飛行在理論上是可行的。

但是,科學家通過計算,把一艘宇宙飛船加速並超過光速,彎曲和抹平空間的能量,需要集中整個太陽系的能源才能完成。

這可能需要我們發展到第二類文明,掌握了戴森球才有可能製造這種飛行器。

綜上所述,製造麯率飛行器是未來1000年內不能完成的任務。

利用所謂的「時空彎曲」實現「曲率飛行」,只能是科幻者的神邏輯的天方夜譚,而絕不可能在物理邏輯中實現。

以下我來釐清一下相關概念,做一些深度解讀,但願對一些走火入魔者有所警示。

一,曲率的大致意思。

曲率(k),是單位弧長(s)轉過的角度(θ):k=Δθ/Δs。曲率半徑或圓半徑(r),是曲率的倒數:r=1/k。因為:k=Δθ/Δs=Δθ/rΔθ=1/r。

凸起的曲率是正的,意味著能量遞增。凹陷的曲率是負的,意味著能量遞減。拐點的曲率是零,意味著短暫的平坦。

二,慣性定律的深度解讀。

慣性定律,是一個宇宙大法則:任何物系的運動,保持勻速直線運動或相對靜止。物系勻直運動意味著它最終的動態平衡,維持運動的能量不多不少,沒有剩餘的可被利用。

在黎曼幾何中,勻直運動就是測地線循環,是最小曲率的勻速圓周運動。因此,慣性定律的勻直運動要改成「勻圓運動」。

所有的自然物系,都在勻圓運動,它們是自然的最經濟的永動機,其驅動力只夠自身運動,沒有多餘的可被投機取巧。

▲為什麼邊緣帶的電子雲密度越發稀疏呢?

三,熵增加原理的深度解讀。

熵,表示物系運動的混亂程度或無序度。熵增加原理,即ΔS≥0。意思是:物系運動總是不斷衰減降頻,不斷趨向最終的慣性、動態平衡、勻直運動、勻圓運動。因此,熵增加原理是慣性定律的熱力學表述,異曲同工。

例如,恆星輻射的電磁波,在深太空的長期旅行中,能量不斷衰減,頻率不斷降低。這種現象叫「熵增紅移」,可顛覆宇宙大爆炸理論。

四,時空彎曲論的深度解讀。

廣義相對論的核心是時空彎曲論,甚囂塵上。也許因為這個神邏輯,科幻作家劉慈欣臆造了曲率飛行。

▲時空彎曲論把愛因斯坦變成了科學大神

其實,光走曲線,只是因為承載光的空間介質在天體附近的質密梯度(▽×m)或能密梯度(▽●E)較大而已。但是,光走曲線也是一種動態平衡,其質量曲率或能密梯度,只能自給自足,不能被投機取巧。

▲讓人「腦洞大開」的曲率飛行的一個設計。

這就好比:龍卷風把附近的 汽車 席捲進去,不是因為時空彎曲,二是空氣介質的能密梯度很大而已。

綜上:曲率飛行的幻謬,責任不在劉慈欣,歸根結底,是愛因斯坦的廣義相對論在作怪。

答:理論上存在這種可能性,實際上實現難度極大!

曲速飛行是相對於傳統推進方式的一種完全不同的驅動方式,基於愛因斯坦的廣義相對論——空間是可以彎曲的。然後我們操控並彎曲的空間,並帶動空間內的物體,實現等效的相對移動。

這讓人想起《三體》中,程心和艾AA乘坐的星環號,使用的就是曲速驅動引擎,等效速度為光速;還有電影《星際迷航》里,曲速引擎也是一項重要的技術,等效速度遠超光速。

超光速飛行的一大限制,就是愛因斯坦的相對論,狹義相對論禁止任何形式的超光速傳遞有效信息,自然也禁止超光速移動物質。

但是廣義相對論又留了一個缺口,就是空間的膨脹速度可以超越光速,曲速飛行理論就是利用這一原理,設想了一種操控空間移動的技術。

飛船前方的空間被壓縮,然後被移動到飛船後方膨脹,等效於空間把飛船推向前方,而且不對飛船產生「慣性力」。因為空間的移動不受光速限制,所以飛船的等效移動能超過光速。

曲速表示空間翹曲的度量,而不是真實的速度,所以繞過了相對論的光速限制。同時,曲速的效果也可以等效看作移動速度,從而實現等效的超光速移動。

目前技術上最大的困難,就是無法製造足夠的能量能讓空間彎曲,所以相應的研究,基本停留在理論當中。

對人類來說,曲速飛行或許是遙遠未來的唯一出路。試想,如果大自然禁止曲速飛行的存在,那麼意味著人類將永遠被限制在宇宙的一個小角落裡,宇宙是如此廣袤,人類只能遠觀而不可及,這將是多麼恐怖的事啊!

理論上分析,確實有可能實現,根據就是愛因斯坦的廣義相對論。

廣義相對論徹底打破了我們對時空結構的傳統認知,從牛頓的絕對時空觀但到具有彈性的時空結構。也就是說,我們所在的時空結構並不是平坦的,而是具有彈性,同時可以拉伸,折疊甚至撕裂!

時空這樣的特性在理論上可以讓科學家們「大做文章」。比如題目中所說的「曲速技術」,也就是曲速引擎技術,在飛船周圍製造時空「氣泡」,利用強大的磁場就可以製造引力場,如果磁場足夠強大,就能進入一個比我們所在時空更高的二度次空間,磁場一消失,飛船就回到現實時空!

所以說,從理論上分析,未來很有可能實現「超光速」飛行,這種超光速並不是絕對速度「超越光速」,而是利用時空結構特性,飛船本身在時空結構中處於相對靜止狀態!

還有一種可能,利用時空具有彈性的特性,可以製造「蟲洞」結構,可以在瞬間達到理論上任何遙遠的距離!

雖然光速不允許我們去超越,但大自然並沒有關閉所有「大門」,我們可以利用大自然的規則間接地「超越光速」!

答:曲率驅動是在理論上可行的,但是在技術層次上曲率飛行尚不可實現。

愛因斯坦的廣義相對論說明空間不是平坦的,如果把空間比作一張薄膜,那麼這張薄膜是凹凸不平的。曲率飛行並不是常規的運動方式,它可以稱為空間拖曳,它的實質上是對於空間的改造,藉此漏洞打破光速不可超越的限制。例如現在被廣泛接受的宇宙大爆炸速度是超光速的,也就是說空間的膨脹移動速度是可以超光速的。

同時《三體》中出現的曲率飛行就達到了光速,但是飛船飛過的空間就是一次性的。 這種飛行方式的動力是藉助空間的性質進行驅動,並不是常規的施加能量提高速度,這種方式永遠達不到光速(沒辦法,愛因斯坦不允許)。

曲率驅動希望有一天這種出現在科幻作品中的方式,會照進我們的現實。無論是太陽的壽命到了還是仙女座來了,我們都可以愉快的跑了。

Ⅸ 曲速飛船是什麼,它跟一般的飛船比有什麼優點

曲速飛船是什麼,它跟一般的飛船比有什麼優點?很多朋友應該都看過《星際迷航》這部科幻電影,裡面有一種巨大的星際飛船,採用的就是曲率驅動技術,這種飛船可以憑借這種技術達到曲速飛行,電影裡面稱其速度可以超越光速,那麼現實中這種技術理論真的可行嗎?將來人類有可能製造出曲率驅動的超光速飛行器嗎?

Ⅹ 湯家鳳曲率在第幾節

湯家鳳曲率在第8節。

《湯家》是由武漢電視藝術中心、北京東澤影視文化有限公司、溫州電視台製作中心、北京泰合百聯傳媒廣告有限公司出品,烏蘭塔娜編劇並執導,田成仁、齊如意、於偉傑、郝洋等主演的苦情劇。

該劇根據同名電影改編,講述了孤兒小花被善良的寶柱爹收養以後,面對叔叔和嬸娘的反對,她用自己的寬容和善良感動了周圍人以及家人,長大成人後的她選擇做一名鄉村教師回報家鄉的故事。

該劇於2008年5月在山東齊魯電視台首播;2009年2月16日在黑龍江、吉林、河北、河南衛視上星播出。

在20世紀80年代末的一個偏遠貧窮的小山村裡,活潑善良的女娃小花(齊如意飾),在爹娘和奶奶的呵護下,過著雖不富裕但卻快樂的生活。小花娘就快生了,她爹為了多掙些錢去了黑煤窯打工。一個大雨滂沱的日子,小花爹被埋在了坍塌的煤窯里。

小花娘也因為急火攻心加上淋了雨引起大出血失去了生命。從此小花和瞎眼多病的奶奶過著相依為命的生活,懂事的小花用自己瘦小的身軀支撐著瀕臨解體的家,小花的眼淚和萬般努力,最終沒能挽留住唯一的親人奶奶,小花從此成了孤兒。

對於糧食就是命的窮山村,家家都是勉強度日,沒人願意收留小花,小花只能暫時寄宿在村長家。因為小花的到來給已經有兩個娃的村長家造成了不小的震盪,村長媳婦對小花是百般排斥,從此和村長為了小花不停地發生爭吵,加上自家兩個娃對小花的排斥,村長最終無力保護小花。

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