Re: [新聞] 科學家認真思考「曲速航行」

[jfsu (水精靈)]

: 「在我看來，下一個問題是：我們如何研究它，以及我們如何在在實驗室中產生？顯然，這樣的工作是未來的研究方向。」
: 安格紐也提到未來研究的挑戰。本質上，曲速引擎所需要的是一種以局部方式，隨意擴展和收縮時空的方式，這些工作圍繞在太空船週邊。我們可以肯定的是，要達成這樣的工作，能量密度很高，可能一種電磁場或質量的變化，才能引起時空彎曲。
: 要多大的能量，才能造成時空彎曲?有一種說法是「可能需要一整個木星質量的能源才能辦到。」這聽起來很不可能，但是，這個說法其實已經比過往的能源估計值已經有了很大的下降，以前的說法是「需要整個宇宙的能量才行」。
: 安格紐說，當然，木星質量仍然過大，所以仍然需要其他的重大進展，才能將能源需求降低到更現實的標準。實現這一目標的唯一可預見的方式，是通過量子物理學和超材料的進一步發展。包括更進步的超導體、干涉儀和電磁發生器，我們要先製造出可實驗的人工引力波，以確定扭曲空間的特性，這始終是一個挑戰。
: 安格紐的結論是：「到目前為止，曲速理論已經發現它是可能的，這已經有自然界的證據。既然在自然界發生，那麼我們就可能做出來。我認為曲速航行就像過往的重大發明，比如核能研究、航空電子設備、太空探索、電動汽車和可重複使用的火箭助推器一樣，這些已經問世的發明，在早期概念時都被認為不可能，但是我們都一步一步的克服困難，然後發明出來。」
: 5.完整新聞連結 (或短網址):
: https://www.chinatimes.com/amp/realtimenews/20190926004912-260408
: 6.備註:


總結一下，這個問題的起因是來自於如何『超越光速』，有底下的兩種方法：

1.延展空間:簡而言之，就是將我們背後的空間一直延伸直到接觸我們前面的空間。
           你可能根本沒有移動，只是藉著扭曲空間，來抵達遙遠的星系。
           阿庫別瑞引擎(Alcubuerre Drive)就是最好的例子。

2.撕裂空間:首先我們先在一張紙上畫上兩個點，經驗告訴我們，兩點間最短距離就是
           一直線；然而，這未必正確。如果將紙對折，讓這兩個點相交，他們
           之間最短的距離就不是直線囉，而是所謂的蟲洞(Wormhole)。

關於第一點，也就是本篇新聞的內容。阿庫別瑞自己也說過：「關於這個引擎或多或少
都有受到《星艦奇航記》中的曲速引擎所影響，也就是將空間加以扭曲的概念，
而且『廣義相對論』正是用來說明了如何扭曲空間的理論，或許可以運用這個概念來
看看曲速引擎是否可行。」

以這種引擎所造出的太空船不是說你隨便按個紐就能飛得比光還快，而且坐在泡泡裡面
，你無法和外界溝通，也不可能任意改變方向或加速，你只能按照如火車班固定的
調度班表，在特定的軌道上行駛。換句話說，它需要有個被壓縮的空間(已存在的波)
與被扭曲的時空(已存在的通道)。

ps.然而，在泡泡外頭，時空發生了嚴重的扭曲。但在裡頭，時間流動卻是正常的。


阿庫別瑞先設想當速度快過於光速時，時空會是個啥樣子，接著再計算需要多大的能量
才能製造出這一個時空。當他推導出他的方程式時，他發現，代誌不是戇人想的那麼
簡單。這種引擎的燃料需要一種叫做『負物質』或是『負能量』，一般的『正能量』
是行不通der。

ps.由於在過去推動太空船的都是用正能量，但不管多大，總是無法超越光速。
   於是科學家就反過來想，用負能量是否可行？

在上個世紀中，有一位科學家叫做「卡西米爾」(Hendrik Casimir)，他根據量子定律
提出一個預測：「兩個不帶電的金屬板平行放置時，它會很神奇地相互吸引。因為在
這個平行金屬板之間的空間裡頭充滿了不斷生滅的虛擬粒子（Virtual Particles）。
這團粒子雲會在此真空環境中創造出某個淨壓力。當兩片金屬板距離夠遠又處於靜止
狀態時，其間的能量為零；一但距離夠近時，我們可以從中抽取負能量。」

ps.洛斯阿拉莫斯國家實驗室(Los Alamos National Laboratory)對卡西米爾效應進行
   量測。結果發現，這股吸引力相當於一隻螞蟻體重的30,000分之一

那「負物質」呢？它跟「反物質」可不同哩。後者確實存在，擁有正能量，只不過
電荷為負；前者還沒有人證明它確實存在！要是真的有，它一定很輕，搞不好還浮起來
，所以不太可能存在於地球上，我們只能往宇宙深處去找，透過愛因斯坦透鏡
(Einstein Lense)這樣的天文現像來尋找它。


有人說，科學家因為一部電視影集的刺激而找出愛因斯坦方程式的解答，這可是歷史
上的頭一遭！另一方面，也有人批評這種曲速引擎要是做了出來，搞不好比你媽
騎腳踏車還慢也有可能。不管如何，阿庫別瑞有用白紙黑字寫下來，不只是說說而已。

ps.大家可以去搜尋一下這篇：
《The warp drive: hyper-fast travel within general relativity》
 Miguel Alcubierre


另外，關於第二點，要如何創造出讓太空人穿越的蟲洞？如文中所述，需要的能量相當於
一顆巨大的恆星的質量或是黑洞的正物質與反物質。

「經計算，要打開一公尺的蟲洞，需要負一木星的質量！藉由負質量/負能量的排斥力
讓蟲洞打開夠久的時間，好讓太空人穿過！」一位華盛頓大學物理學家估計道。

這還不算考慮穿過蟲洞的影響！

ps.若要在時空結構上撕出一個小裂痕，約要10^20億電子伏特。瑞士大型強子對撞機
   所能產生的能量也只不過是這個數字的一千兆分之一。


或許有人會問，以目前地球的黑科技做出曲速引擎或是弄個蟲洞是有多難？

Well，我想，昨天的遊行群眾會告訴你：「這絕對比要港府落實五大訴求還簡單！」


參考書籍:
1.電影中不可能的物理學
2.物理之書
3.二十世紀最偉大的科學實驗

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對流血一週仍然不死的生物千萬不能大意……。


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