按照狹義相對論,速度越快質(zhì)量會增加,接近光速,就會產(chǎn)生質(zhì)量壁壘,質(zhì)量幾乎無限制增加,加速度就會越來越慢。
雖然沒有辦法達(dá)到光速,但是接近于光速的1/5或者是1/10人類還是有辦法的。
能夠進(jìn)入光速1/10的范圍內(nèi),達(dá)到3萬公里每秒鐘,也就進(jìn)入了光速穿梭機的門檻。
但是用化學(xué)火箭肯定是不行,即使用霍爾推進(jìn)器也很難辦到。
》只有核動力火箭可以接近光速。
1957年8月27日,美國在內(nèi)華達(dá)州沙漠中進(jìn)行了一次被稱為帕斯卡B的地下核試驗。這個核試驗在地下打了一個100多米深的豎井,并且放好核爆炸裝置以及測量儀器后,上面蓋了一個幾百公斤重的鐵蓋子。
核爆炸以后這個鐵蓋子找不到了,只在高速攝像機的影像里,找到了一個模糊的影子??茖W(xué)家計算出來了這個井蓋被炸飛時,速度超過每秒鐘50公里。
這已經(jīng)超過了太陽系的逃逸速度,井蓋估計目前已經(jīng)飛到了太陽系之外。這是目前為止飛得最遠(yuǎn)、飛得最快的人造物體。
核動力火箭,就是用核爆炸把宇宙飛船炸上天。
這個方案聽起來超暴力,但是實際上是可行的,而且做過原理模型實驗。
》這就是所謂的獵戶座計劃。
原理實驗里面一個模擬的小飛船模型,使用炸藥包作為驅(qū)動力。
●下圖即是模擬飛船,中間的圓管是投放炸藥包的裝置。
正式的宇宙飛船將使用5000噸當(dāng)量中子彈作為動力源。
爆炸的沖擊波作用在一個和井蓋一樣的鐵盤子上。
但這個鐵盤子呢,準(zhǔn)確的說叫做驅(qū)動盤,肯定是用特殊材料做的,至少要在45號鋼以上,估計是鈦合金的。而且這個蓋子是中間厚兩邊薄。
因為爆炸的沖擊波是不連續(xù)的,所以這個驅(qū)動盤與飛船的主體之間要以液壓減震柱連接。
在飛船飛行的過程中,驅(qū)動盤的運動是脈沖的,用最通俗的話來說,就是一聳一聳的像個青蛙那樣。但是經(jīng)過液壓減震柱的緩沖以后,飛船的主體可以比較勻速的向前運動。
●下面這張圖是50年代最初的設(shè)計,那個時候還沒有中子彈,每個原子彈的大小如同一輛小汽車。
最進(jìn)化的版本使用熱核燃料驅(qū)動,一艘3萬噸的核動力飛船,運載10名宇航員,可以加速到5萬公里每秒的速度,飛往比鄰星包括減速的時間需要50年。
宇宙飛船包含的核燃料只是單程票,如果用引力彈弓減速,會省一些燃料,但是仍然飛不回地球。
》宇宙太遼闊,即使飛船能夠達(dá)到光速,人類旅行范圍仍然有限。
可觀測的宇宙范圍是960億光年,我們能夠觀察到的960億光年中的宇宙的邊界,實際上是130億年前發(fā)出的光。
現(xiàn)在距離地球480億光年的星體,發(fā)出來的光是永遠(yuǎn)也不會到達(dá)地球的,因為宇宙膨脹的速度已經(jīng)超過了光速。
而且這還不是宇宙的全部,全部宇宙比可觀測的宇宙還要大的多的多。
即便是太陽系所在的銀河系,根據(jù)最新的觀測數(shù)據(jù),半徑至少是10萬光年。
考慮到飛船的返航,乘坐0.1倍的光速飛船,人類能夠探索的極限范圍是太陽系以外三光年的范圍;乘坐0.5倍光速飛船,人類能夠探索的極限范圍是太陽系15光年以外的范圍。
但是這個范圍之內(nèi)只有寥寥幾顆恒星,沒有什么其他的東西。
》繞開光速質(zhì)量壁壘,讓飛船速度達(dá)到光速的,只有曲率引擎。
曲率引擎推進(jìn),需要用負(fù)能量制造負(fù)曲率空間。
但是,我們要明白一個道理,空間的彎曲速度就是光速,所以曲率引擎也不能超光速。
在人類的壽命范圍之內(nèi),跨越遙遠(yuǎn)的距離,唯一的方式是穿越蟲洞。
《星際穿越》里面就是講了一個蟲洞出現(xiàn)在太陽系內(nèi),人類的宇航員通過蟲洞穿越到一個大黑洞~岡圖雅附近。
但是這些都屬于科學(xué)幻想。負(fù)的能量是什么?我們不知道。
可供安全穿越的蟲洞直徑至少是一光年,否則潮汐力會把宇宙飛船撕碎,制造這個蟲洞需要整個銀河系的物質(zhì)轉(zhuǎn)化為能量。
》光速是一個邏輯設(shè)定,囚禁宇宙中的生物。
所以,光速飛船也無法改變?nèi)祟愇拿鳉绲拿\。改變?nèi)祟愇拿鞅粴绲拿\只有一種技術(shù),繞開光速設(shè)定。
繞開光速設(shè)定的有兩個方案,一個是隧道效應(yīng),一個是量子糾纏。
隧道效應(yīng)超過光速10倍,但這個速度也不夠在宇宙中旅行。
潘建偉團(tuán)隊實測量子糾纏至少超過光速10,000億倍,理論上超過光速無數(shù)倍,可以瞬間抵達(dá)宇宙的盡頭。
要理解超光速的原理,可能要突破相對論的框架。這方面,物理學(xué)要做的就是突破定域性原理的限制。
定性原理是說任何一個事物的變化,只能是系統(tǒng)內(nèi)部和它有關(guān)聯(lián)的事物引起的。
突破定義性原理,人類文明才可以進(jìn)入神級文明,避免被毀滅的命運。