星際迷航中的古怪科技
《星際迷航》作為美國(guó)著名的科幻影視系列，從上世紀(jì)60年代以來(lái)就開(kāi)始陸續(xù)上映和播出。劇中預(yù)言了許多在23世紀(jì)才會(huì)出現(xiàn)的東西，但它早期的一些預(yù)言在今天已經(jīng)不新鮮了——板磚大小的“通信器”無(wú)異于原始的大哥大，“宇宙翻譯器”和美軍在伊拉克使用的“詞句翻譯機(jī)”一般無(wú)二，“企業(yè)號(hào)”船長(zhǎng)寫(xiě)日記時(shí)使用的“PADD”便攜式電腦，其實(shí)就是ipad。
不過(guò)，這些發(fā)展迅速的科技主要是通信和顯示技術(shù)，而《星際迷航》中最核心的預(yù)言——時(shí)空傳送器和超光速旅行，卻在現(xiàn)實(shí)中連個(gè)影子都沒(méi)有，讓我們感覺(jué)到現(xiàn)實(shí)仍然與那個(gè)神奇的科幻世界相差甚遠(yuǎn)。
在《星際迷航》中，時(shí)空傳送器是一個(gè)可以移動(dòng)人和物體的裝置。當(dāng)這臺(tái)機(jī)器啟動(dòng)時(shí)，機(jī)器裝置中的人會(huì)消失，瞬間在遙遠(yuǎn)時(shí)空中另一臺(tái)傳送器中出現(xiàn)，借助于時(shí)空傳送器，人類(lèi)可以無(wú)視天涯海角般的距離，在宇宙各處閃來(lái)閃去。可惜的是，嚴(yán)肅的科學(xué)家們無(wú)法接受時(shí)空傳送器的工作原理——復(fù)制一個(gè)人的信息后銷(xiāo)毀人體，在宇宙的另一處提取信息后重塑人體——這樣會(huì)死人的。而且，一個(gè)人身體內(nèi)大約有10 25原子，要復(fù)制并且傳輸這些原子的信息，需要的信息量是無(wú)法想象的?？茖W(xué)家根據(jù)人體的結(jié)構(gòu)做過(guò)計(jì)算，要傳輸一個(gè)人類(lèi)細(xì)胞大約需要100億比特的信息量，要傳輸一個(gè)人最少需要的數(shù)據(jù)量有1042次方比特，在現(xiàn)有的帶寬下，《星際迷航》中兩三秒內(nèi)搞定的傳輸實(shí)際上要耗去1015次方年，這顯然是沒(méi)有意義的。所以，若想實(shí)現(xiàn)星際迷航，時(shí)空傳送器是靠不住的。
超光速能實(shí)現(xiàn)么？
那么超光速旅行的情況又如何呢？《星際迷航》中的“世界聯(lián)邦”擁有數(shù)十光年的疆域，但“企業(yè)號(hào)”的船員在數(shù)周內(nèi)就可以穿越這些距離，他們依靠的是一種名為“翹曲航行”的技術(shù)，使星際飛船可以超越光速飛行，但現(xiàn)實(shí)中這是可以做到的么？愛(ài)因斯坦的相對(duì)論表明，沒(méi)有物體可以超越光速，迄今為止，無(wú)論是傳統(tǒng)的化學(xué)火箭還是最新式的VASIMR（一種強(qiáng)大的等離子火箭）都不可能接近光速。那么影視中的“翹曲航行”能否實(shí)現(xiàn)星際旅行呢？
墨西哥理論物理學(xué)家米格爾·阿庫(kù)別瑞找到了一種方法，可以在不違反相對(duì)論的情況下實(shí)現(xiàn)超光速。阿庫(kù)別瑞認(rèn)為，超光速航行需要一種“曲速引擎”來(lái)帶動(dòng)。這種引擎以波動(dòng)的方式展延空間，導(dǎo)致星際飛船前方的空間收縮而后方的空間擴(kuò)張，前后所連成的軸向即為飛船想要航行的方向。如此一來(lái)，星際飛船仿佛是在一段平坦正常的空間內(nèi)乘著波動(dòng)前進(jìn)，這一空間稱(chēng)為“曲速泡”。既然船在曲速泡內(nèi)并沒(méi)有真正地移動(dòng)，而是由曲速泡帶著船走，那么廣義相對(duì)論中對(duì)于物體速度不可超過(guò)光速的限制就派不上用場(chǎng)了。
阿庫(kù)別瑞的科學(xué)理論竟然與《星際迷航》中的“翹曲航行”不謀而合，這給了一些科學(xué)家少許信心——也許用“曲速引擎”來(lái)做星際迷航的瘋狂想法并非是可望而不可及的。
阿庫(kù)別瑞的“曲速引擎”仍然停留在理論階段，但是美國(guó)宇航局（NASA）的科學(xué)家哈羅德·桑尼·懷特已經(jīng)迫不及待地開(kāi)始試探這種理論的可行性了。他在約翰遜航天中心建立了一套名為“懷特—朱迪曲速干涉儀”的實(shí)驗(yàn)裝置，試圖使用一束激光來(lái)觸發(fā)空間扭曲。懷特希望能觀察到光子周?chē)目臻g發(fā)生扭曲，從而使其在不改變速度的情況下運(yùn)行更遠(yuǎn)的距離。
懷特對(duì)此這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)是有信心的，他認(rèn)為，宇宙在大爆炸之后存在過(guò)一個(gè)暴漲時(shí)期，當(dāng)時(shí)宇宙中任意兩點(diǎn)之間都會(huì)以極高的速度相互遠(yuǎn)離，既然大自然能夠做到這一點(diǎn)，人類(lèi)也應(yīng)該能做到。不過(guò)他也承認(rèn)，即使實(shí)驗(yàn)成功，激光產(chǎn)生的空間扭曲也是非常少的，這無(wú)法和真正意義上的“曲速引擎”相比，但是懷特仍然認(rèn)為自己“粗陋不堪的實(shí)驗(yàn)”邁出了令人興奮的第一步。
危險(xiǎn)的“翹曲航行”
與懷特不同，美國(guó)約翰·霍普金斯大學(xué)物理學(xué)家威廉·艾德斯坦更多地表示了擔(dān)憂。他認(rèn)為，如果星際飛船真的能夠超越光速，這對(duì)于船員和飛船將是非常危險(xiǎn)的。在太空中，每立方厘米的空間中大約只含有兩個(gè)氫原子，這對(duì)低速太空飛行來(lái)說(shuō)不算什么，但是如果飛船的速度接近光速，這些孤獨(dú)的小原子們就會(huì)變成致命的太空地雷?？臻g中的氫原子會(huì)不斷撞擊超光速運(yùn)行的飛船，產(chǎn)生的氫原子輻射劑量將達(dá)到人類(lèi)致死劑量的十倍，這么大的能量不僅會(huì)殺死船員，也會(huì)破壞船上的電子設(shè)備。
另外，由于飛船的速度比光快，飛船內(nèi)部發(fā)出的信號(hào)很難追上阿庫(kù)別瑞理論中“曲速泡”的前端，那么應(yīng)該怎樣發(fā)出指令讓“曲速引擎”開(kāi)始或者停止壓縮這部分空間呢？很明顯，這種飛船將很難啟動(dòng)或者停下來(lái)。
能否使用“曲速引擎”進(jìn)行星際旅行，科學(xué)家們莫衷一是，但是有一點(diǎn)是確定的——如果要實(shí)現(xiàn)星際旅行，我們必須要接近乃至超越光速，在找到更加合適的航行方式之前，科學(xué)家們將繼續(xù)探尋“翹曲航行”的可能性。
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