曲率驅動

曲率驅動

曲率驅動是一種通過更改前後空間的曲率作為移動動力的驅動方式,也是由於科幻電影《星際迷航》而變得流行一時的概念。利用這一概念設計的飛船可以實現10倍光速飛行。

簡介

曲率驅動曲率驅動

所謂曲率驅動,就是指通過對時空本身的改造來驅動飛船,利用物理學定律中的漏洞來打破光速不可超越的限制。1994年墨西哥物理學家明戈·阿爾庫貝利首次提出了現實生活中曲率驅動的概念。曲率驅動是由於科幻電影《星際迷航》而變得流行一時的概念。

解釋

宇宙的空間並不是平坦的,而是存在著曲率(曲率為半徑的倒數,曲率越大半徑越小),如果把宇宙的整體想像為一張大膜,這張膜的表面是弧形的,整張膜甚至可能是一個封閉的肥皂泡。雖然膜的局部看似平面,但空間曲率還是無處不在。一艘處於太空中的飛船,如果能夠利用某種方式把它後面的一部分空間燙平,減小其曲率,那么飛船就會被前方曲率更大的空間拉過去,這就是曲率驅動。

提出

1994年,墨西哥物理學家明戈·阿爾庫貝利(MiguelAlcubierre)首次提出了現實生活中曲率驅動的概念。他所設計的最早期的曲率驅動概念包括一個足球形狀的飛船,其周圍是一圈大型的環狀結構。

這一環狀結構構想是用某種奇異的物質建造的,它可以讓時空在圍繞飛船的四周發生彎曲,從而在其面前形成一個縮小版的空間,以及在其後方膨脹了的空間。與此同時,飛船本身將停留在由平滑時空組成的“氣泡”內,這裡的時空曲率不受影響。然而後續進行的計算顯示這樣一種裝置將需要無法達到的極高能量才能實現。

研究進展

2012年,物理學家哈羅德·懷特將圍繞飛船的那個環狀結構從原先設計中的扁平狀改為甜甜圈那樣的“圓筒形”,計算的結果顯示這樣一個裝置的驅動所需能量,僅相當於美國宇航局在1977年發射的旅行者號探測器那樣的質量按照質能方程轉化得到的能量值。另外,懷特還發現如果空間彎曲的強度可以隨時間發生起伏變化,那么實現這一裝置所需的能能將進一步減少。

懷特和他的同事們在實驗室里實驗了他們的小型曲率驅動裝置,並在詹森空間飛行中心建立了一套被稱作“懷特-朱迪曲率場干涉儀”的裝置。簡單地說基本就是使用一束雷射來出發時空在微觀尺度上的扭曲。這一想法將有希望讓這種科幻產物成為真正的現實。

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