美物理学家解读如何实现超光速飞行(图)

征服者

　新浪科技讯 5月15日消息，据美国广播公司(ABC)报道，物理学家认为，超光速飞行可能在理论上是可行的，但实际情况却未必如此。美国两名物理学家认为，他们已经找到如何在不违背物理学定律情况下实现超光速飞行的途径。但坏消息是，我们可能不得不牺牲木星以体验这种超级飞行。　　试图打造现实版《星际迷航》
　　贝勒大学物理学副教授杰拉尔德·克利文(Gerald Cleaver)及其博士后研究员理查德·奥伯塞(Richard Obousy)，将物理学一些最难于捉摸的领域结合在一起——其中包括弦理论以及广义相对论——制定了一项雄心勃勃的计划，试图让《星际迷航》中展现的曲速飞行成为现实向前迈进一步。毫无疑问，克利文和奥伯塞的梦想成为现实的可能性微乎其微。
　　《星际迷航》系列影片的创作者永远也无法解释，“进取”号飞船如何以超过光速的速度在宇宙中穿行。如果人类希望探索银河系的“后院”，打造超光速飞船是必须要取得的一项小小的成就，更不用说入主宇宙的遥远区域了。
　　唯一的问题是，艾伯特·爱因斯坦(Albert Einstein)曾经指出，超光速飞行是不可能实现的。克利文在接受采访时表示：“物体拥有质量，无法以光速移动。根据爱因斯坦的著名方程式，随着移动速度越来越快，物体的质量也会不断增加。随着移动速度接近光速，物体质量将变得无穷大。换句话说，一粒灰尘以光速飞行时将拥有无穷大的质量，此时此刻，需要借助无穷大的能量才能让这粒灰尘以接近光速的速度移动。也就是说，我们最好将人类从“进取”号恒星飞船的乘客名单中删除。
　　星际航行需借助“曲速泡”
　　克利文和奥伯塞对1994年首先由墨西哥物理学家迈克尔·埃尔库比尔(Michael Alcubierre)提出的一项理论进行了扩展。他们表示，光速还不算特别快。埃尔库比尔指出，我们不必考虑曲速飞行，星际航行真正需要的是打造一个“曲速泡”。根据埃尔库比尔的理论，质量可能受限于爱因斯坦提出的计算公式，但在太空环境下未必会受到这种限制。
　　贝勒大学的两名研究员认为，让飞行器——例如“进取”号后方的空间膨胀同时压缩前方的空间是可能办到的，最终形成一个能够以远远超过光速的速度穿过爱因斯坦所说的时空结构的气泡。曲速泡内部的“进取”号会随着曲速泡在太空中穿行高速前进，而飞船本身则保持静止不动，因此避开了爱因斯坦提出的问题。克利文在加利福尼亚州(美国的冲浪中心)理工学院获得博士学位，他非常喜欢用“冲浪”来形容这种超光速飞行。
　　如何打造这样一个泡泡？由于这个问题，整件事情变得复杂起来。宇宙包括一切类型拥有质量的物体并且一直以超过光速的速度膨胀。克利文表示，自上世纪70年代以来，我们便已知道这一点。在大爆炸后的一瞬间，宇宙便在一个非常短暂的时间内开始以超光速向外扩张。根据弦理论(在探索有关世上万物的一项可靠理论的物理学家中间非常流行)，在诞生后的第一秒，宇宙的体积从一个原子的核子的1.0 × 10-21大小膨胀成大约一个篮球。 “在此过程中，太空本身也正以超光速扩张。”
　　复制最初几秒的宇宙
　　在加州理工学院，克利文曾在传奇人物、弦理论领域领导者约翰·施瓦兹(John Schwartz)的教导下攻读学业。根据他的假设，利用正负暗能量部分复制最初几秒的宇宙是可能做到的，暗能量据信是宇宙扩张背后的驱动力。
　　具体做法是，将正能量置于“进取”号之后，将负能量置于前方，在两种能量共同作用下，飞船便能够以曲速飞行。克利文说：“飞船前方的空间以超光速萎缩，后方空间则以超光速膨胀，推动曲速泡以及内部的飞船，整个过程就像冲浪一样。”
　　如何才能做到这一点呢？虽然还不能给出准确答案，但贝勒大学的两位研究员提出的理论认为，只要拥有足够能量，便有可能改变11次元空间。11次元空间是弦理论的关键组成部分，弦理论认为维度的数量远远超过我们在地球上看到的3个。
　　将木星变成能量？
　　克利文表示，借助于足够的能量，“进取”号前后的时空维度至少可以让曲速泡踏上征程。他说：“所需要的初始能量可以与整颗木星的质量相提并论。如果能够将木星转换成能量，曲速泡便可进行发射。”
　　根据弦理论，为了稳定负责保持曲速泡朝数量无限多的其它宇宙前行的系统，飞船可能需要更多能量。(其它宇宙发出的光线仍需很久才能到达地球，因此并未被我们观察到。)克利文承认，他并不希望看到这种事情发生。“根据弦理论，埃尔库比尔效应可以成为现实，这仅仅是在理论上对埃尔库比尔效应如何成为现实进行讨论。”
　　值得关注的是，克利文和奥伯塞还有更多问题需要面对。对于弦理论应否被视为一项受人尊重的科学，科学家一直存在争议。很多科学家认为，弦理论无法加以证明或者反驳，因此不能被视为一项科学。其他科学家则寄希望于未来一些造价异常昂贵的机器，认为它们可能担负起证明或者驳斥这一理论的使命。
　　退一步讲，如果“进取”号飞船一直在非常稀薄的空气中航行，即使能够以接近光速的速度飞行，它也需要4年多时间才能抵达太阳系外距离我们最近的恒星，而造访旗下行星存在生命的数量众多的恒星则需要数百年之久。
　　我们必须意识到，《星际迷航》毕竟只是一部电影，所呈现的东西并没有必要建立在事实基础之上。除此之外，我们还要面对一个不可回避的问题，即究竟有多少木星可以让我们来牺牲？