隨著《星際迷航》等科幻大片的流行,「星際旅行」這個詞在大多數年輕人中引起了熱烈的討論,他們幻想著駕駛宇宙飛船在浩瀚的宇宙中自由穿梭,感受星空的美麗。不過在人類星際旅行中技術是一個不可忽視的門檻,其中最大的問題就是光速。
在眾多科幻影片里,光速被曲速引擎擊敗,因為它的存在人們才可以在星空之中自由旅行,今天在科學家們的不懈努力下,這項科幻技術迎來了實現的曙光。星際旅行可能不僅僅存在于影片中,那麼曲速引擎到底有什麼神奇之處呢?人們對浩瀚的宇宙充滿了向往,我們對于宇宙的探索不只是為了尋找其他智慧生命,也是為了了解萬物運行的奧秘,我們渴望像鳥一樣在空中自由翻翔,因此根據鳥我們制造了飛機,實現了我們飛向天空的夢想。
但這遠遠不夠,因為宇宙太大了,科學技術隨著時間的推移變得越來越先進,戰爭產生的火箭已經成為太空的主要動力。1957年有了火箭航天器和一些必要的空間技術,人類首次在地球上空發射了人造衛星,揭開了太空探索的序幕。人類可以第一眼看到宇宙的廣度,人們依靠火箭和其他創造物將人類以及衛星送入太空,不過實際上是原理造就了這些成就也就是開普勒定律。
牛頓外有引力和其他物理原理,沒有這些理論人類將無法前進,它們是星際航行的基石,人類已經能夠在太空中建造空間站運送宇航員并探索宇宙。不過科幻電影中的星際旅行很難實現,僅僅是一個夢想,光速成為關鍵因素根據愛因斯坦理論,真空中最快的速度是光速,也是人類理解速度的最終體現,飛行器速度只有超過光速才能實現星際旅行,因為宇宙如此之大,人類以目前的速度飛出太陽系需要數萬年的時間。
自1977年發射的「旅行者1號」,到現在還沒有到達太陽系的邊緣。據計算,到達奧爾特星云至少需要3萬年,就目前來說星際旅行想要實現就如同白日做夢一樣,一些科學家認為如果我們的航天器超過光速可能會出現黎明,不過根據相對論的原理,如果一個物體的速度達到光速,它的質量和動能必須趨于無窮大,因此不可能有超過光速的物體。
那麼星際旅行究竟怎麼才能實現呢?當一些科學家在科幻小說中看到星際旅行的背景時,他們想到了一種繞過光速超越定理的方法,并找到了另一種實現目標的方法,這意味著曲速引擎。
最早提出這一觀點,當時他正在研究超時空動力的概念,并擴展了曲速航行的概念。湯姆認為,曲速航行利用時空扭曲和時空轉換以光速飛行,不過由于這個理論過于超級強大,湯姆被許多科學家博士否定并淡出人們視野。
但這個理論在科幻小說中很流行,星際迷航中星際旅行的背景與湯姆的曲速航行理論相同,他們都利用空間和時間的扭曲以光速飛行,這個新奇的概念影響了墨西哥科學家阿庫別瑞。根據小說中的曲速引擎,他看到了愛因斯坦相對論系統下超光速飛行的可能性,星際旅行可以通過壓縮和擴展空間和時間的曲率來實現,曲速引擎也稱為阿庫別瑞發動機指的是阿庫別瑞博士,建立的假設超光速推進系統。
根據阿庫別瑞博士的設置,宇宙飛船通過發射一個波來彎曲時空,這樣宇宙飛船前面的時空被壓縮,后面的時空被擴展,然后隨著后面的推進力向前移動,這樣航天器就像在平坦的空間中被波浪包裹著移動,這波被稱為曲速波超光速推進引擎。 因為阿庫別瑞發動機是基于愛因斯坦相對論形成的,我們隨后的燃料和其他東西也應該基于愛因斯坦中的相對論,所以科學家們想到了暗物質,只有暗物質才有如此高的能量,來支持他完成時空彎曲的壯舉。
不過盡管暗物質廣泛存在于宇宙中,人類科學家目前還不知道它是什麼樣子,盡管理論上一切都是正確的,但沒有人知道暗物質是如何工作的,以及人們是如何捕獲、儲存和使用暗物質。因此,目前曲速引擎只是一個理論產品,預計太空時代將在未來開啟,不過由于能源問題目前的曲速引擎只是一個理論產品,但其設計路徑是對的,也就是說它是可能實現的。
古時候的人們根本不敢想象人類可以在空中飛行,萊特兄弟也想不到人類會登上月球,這顯示了社會的快速發展和科學技術的不斷創新,因此在不久的將來沒有人知道我們的技術是否會突飛猛進。 也許人類真的在2063年建造了曲速引擎開始的星際旅行,目前美國已建立相關實驗室,研究曲速引擎等航天高科技技術,伊卡洛斯星際計劃和NASA曲速引擎實驗計劃相繼誕生,也許科幻小說在不久的將來會成為現實,星際旅行無疑是一件令人興奮的事情。
但以目前的技術,我們無法制造曲速引擎來推動航天器,這個夢想只能停留在電影和小說中,但是諸如平板電腦折疊手機和登月等科幻中的作品已經實現,曲速引擎的誕生只是時間問題,未來的星際旅行讓我們拭目以待。