熟悉《三体》的朋友,肯定会对关于曲率飞行的描述很感兴趣,通过曲率驱动技术,三体能够以远超地球技术的光速赶往地球,同时后续人类掌握该技术,走向了宇宙人类文明,更宏大的故事大幕缓缓拉开。
《三体》原文中技术原理描述如下:【一艘处于太空中的飞船,如果能够用某种方式把它后面的一部分空间熨平,减小其曲率,那么飞船就会被前方曲势更大的空间拉过去,这就是曲率驱动。】
【程心立刻明白了原理:香皂在水中溶解后,降低了小船后方水面的张力,但船前方水面的张力不变,小船就被前方水面的张力拉过去了。在曲率驱动的航迹上,空间的结构也被改变了】
女主程心描述的水的张力也很容易理解,水的内部有着很多的水分子,它们能够相互的吸引与排斥,而它们的这种相互吸引与排斥,则就是水的张力。生活中很常见的例子,比如:水倒满时水面会有微微凸起的弧状;利用水面张力浮在水表面上的水黾或者蜘蛛;回形针或者硬币可以漂浮在水面上。
大刘描述的曲率飞行为人类星际航行提供一种方法,你可能会好奇,
1)现实中是否科学依据,谁提出的?
回答这个问题,我们要确认,宇宙空间是否是弯曲的,等否能将水的张力类比到曲率飞行;按照爱因斯坦在广义相对论中指出,空间是客观存在的,并且空间还会因为物质质量的存在而产生弯曲,具体表现在物质的质量越大,空间的弯曲程度就越高;所以在这个理论下,是可行的。
1994年,物理学家米基尔•阿库别瑞(Miguel Alcubierre)提出可用波动方式拉伸空间,使飞船前方的空间收缩而后方的空间扩张,飞船在太空里“乘”着空间的“波浪”前进。这个“波浪”区间叫做“曲速泡”,里面是一块平坦时空。飞船在泡内并非真的在移动,而是被泡带着走,并不违反物理学中的“光速最快”限制。
2)既然曲率飞行确实有理论依据,那当前对曲率飞行研究发展到什么层次呢?
先说答案,当前只存在于理论阶段,尤其是研究阿库别瑞发动机的动力问题,需要多大的能量来“熨平”曲率驱动飞船呢,是否可以研制出?
科学家们目前需要测算所需能量的大小,在技术允许的情况下,改变维度需要1045焦耳能量。根据公式E= MC²,这些能量需要将整个木星的质量都化成纯能量才能获取,远远超出了当前人类能够掌控能量级别。
如何研制这样的飞行器依据当前技术恐怕比登天还难。
3)虽然说曲率飞行还属于理论阶段,但研究它还是有现实意义,现实中对比浩瀚的宇宙,人类航天器毕竟还是太慢了。
因为曲速驱动引擎本质上是靠空间扭曲和空间拖曳前进的,空间被扭曲得越厉害,飞船速度也就越快,但空间很明显不可能被无限扭曲,所以当扭曲因子的最高值达到9.99的时候,就是曲速飞船的速度极限了,也就是2140倍光速。
在一倍光速,也就是每秒30万公里的情况下,从地球前往59亿公里外的冥王星只需要5小时,24小时不到就能追上已经飞了40多年的旅行者一号,旅行者一号的飞行速度大约在17公里/秒,但以这个速度飞往距离地球最近的比邻星仍需4.22年,并不算快捷。
而如果飞船的扭曲因子达到9.99,也就是理论允许的最大值的话,飞船将会以2083倍光速前进,仅需10秒就能到达冥王星,太阳系在这种飞船面前,就像个一居室一样局促,4.22光年外的比邻星仅需18个小时就能到达。
路漫漫其修远兮,吾将上下而求索!我们还是要满怀希望,毕竟,我们的征程是星辰大海!