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主題: 曲速航行與宇宙四度空間模型
記得小弟好久以前曾經post過曲速航行的文章(與所整理的一些
相關FAQs), 在此再重新post一次.
but,請別問小弟這個原理可不可行?或未來做不做得出來?小弟
當初會迷上Star Trek,可不是因為影集中的科技,而是影集中
令人不斷反覆思索的省思.
=宇宙四度空間模型與曲速航行=========================
如果將我們所身處的空間和所謂的子空間想像成一體的, 就
比較好理解了.(也就是說物體同時存在於航行的子空間, 一
直延續到真實空間.)
以愛因斯坦(小弟倒是不確定最早是誰先提出來的)所提到的
"四度空間"模型, 我們所身處的三度宇宙空間亦會向第四度
(時間軸)彎曲, 一如二度空間的平面向三度空間彎曲, 而形
成一個球形.
(事實上說"四度時空"會比"四度空間"恰當, 但大家都說習慣
"四度時空"了, 下面也就不改口了)
把我們所身處的宇宙想像成這樣的一顆球, 只差是向時間軸
彎曲而不是向z軸彎曲. 我們所處的空間即是球體的最表面,
而從表面往球中心點算進去, 就是所謂的子空間.
事實上, 除了利用子空間場外, 一些高密度的星體周圍的
重力場也會將星體壓向宇宙中心點(宇宙模型球體中心), 也
不是很稀奇. 只要想像一個物體同時存在於宇宙球體的最外
圍的真實空間與所交互作用的子空間帶即可.
事實上, 曲速也不算是"進入"子空間, 充其量也不過是利用
線圈所產生的子空間力場, 讓光速的物理限制從真實空間移
往子空間來計算罷了. 試想, 在球徑較小的球體上, 移動一
定的距離, 以所航程經過的相同角度投影到外層球徑較大的
真實空間, 距離便可以超過光速了, 由於此時真實空間的物
體速度, 是取決於子空間力場深入宇宙球體中心的深度 (越
往中心點靠近, 移動同一距離的影響, 投影到真實空間的距
離也就越劇增 (指數倍).
所以才會有曲速與真實速度的對照表.
以這個理論延伸, 才會有曲速十級 (子空間力場達宇宙球體
中心點) 時, 速度破表, 達曲速十級的船艦同時存在於宇宙
的每一點的理論.
當然了, 相對於在真實空間加速無法突破光速, StarTrek裡
的 starship 似乎也飆不到warp10.(除了少數例外的幾集.)
=進入子空間?========================================
在 star trek 裡, 曲速航行應該是利用子空間 field (這
個翻譯成 "力場") 其實也不算恰當. 藉由這個 subspace
field 與子空間相互作用, 讓時間軸傾斜的情形在子空間上
並不會造成與行進方向相平行的不合理現象.藉此突破光速.
而當 subspace field 強度越強, 所作用的子空間也就越接
近四度空間球形模型中的宇宙中心,此時以 subspace field
在靠近宇宙中心點子空間移動一定的距離, 投影至真實空間
上的 starship 速度當然就遽增.所以才會有曲速每跳一級,
starship 的速度就呈"指數倍" 跳昇的現象吧.
當物體以曲速航行時, 還是在真實空間上, 並無所謂"物質"
存在於子空間的說法.
所謂的子空間力場, 是作用於子空間作用的. 並不是說船因
此而 "進入" 子空間. 而是將整艘船被包在 "子空間" 移動
的作用範圍內. 一個球狀的四度空間的球型宇宙模型上, 足
可解釋這個現象.
=光速限制與愛因斯坦=================================
其實有關於真實世界的物體無法超過光速的看法是愛因斯坦
出生時的那個年代人的想法. 起因於有人發現到一個非常難
解的現象:
"無論物體運動的速度為何, 所測到的光速值都是一致的."
這是實驗的結果. 而不是有人事先提出解釋這件事.
只是這個實驗結果太過於詭異. 使得解釋它的人眾說紛紜.
其中勞倫茲所提出的理論 (事實上類似的理論也不是他先提
出來的,更早提出理論的人反而因為是無名小卒而乏人理會)
這個理論便是,所有物體都會沿著運動方向縮小自身的距離,
使得測到的光速值維持一致。並寫下了勞倫茲轉換式, 可以
精確計算出何種速度下物體縮小的距離.(對了, 還有時鐘變
慢)
當然這種說法有點吊詭, 也有些無賴. 有人的印象認為這就
是 "相對論", 那實在是差遠了. 愛因斯坦那時還只是一個
無名小卒呢.
其實愛因斯坦的相對論完全放棄了 "時間變慢" 與 "距離縮
短"的想法,而改以一個四度空間的模型來解釋實驗數據. 解
釋得很帥, 只是太多人對其有錯誤印象罷了.
小弟以前也曾經想過時鐘變慢的問題, 那時小弟想, 既然是
相對運動, 那就無所謂絕對運動, 那又怎麼會有靜止的人時
間不變, 而運動中的時鐘變慢呢. 若按照相對運動來說, 反
而應該是雙方都認為對方的時鐘變慢了呢.
蠻荒唐的吧?
不過有趣的是是, 以愛因斯坦的四度空間模型來看, 還真的
是會發生兩個之間有運動差的物體,彼此觀察對方的時鐘,都
認為對方時鐘變慢的現象呢。
小弟以前沒實際推算過四度空間的運作方式, 那天在
EXPLORE! 探索頻道上看科學的足跡 4x(正確的集數我忘了)
節目時, 它演繹了一遍四度空間模型, 真是棒透了.
所有的物理理論, 模型, 都是為了解釋真實世界上所發生的
現象. 然而差強人意的是, 往往解釋了一邊, 另一邊就出現
了矛盾. 感覺上就好像是地毯上破了一個洞, 想找塊合適的
布料填補上去. 但因布料剪得形狀不恰當, 結果試圖將布料
放進去時, 這邊放得進去, 結果另一邊就塞不下了.
在愛因斯坦之前, 也有許多人曾經對光速恆值的現象加以說
明, 包括時間變慢與距離變短等, 但這些理論總是像形狀不
合格的布料, 無法完全填補傳統理論上的漏洞, 反而鬧出更
多的笑話
但是小弟必須再強調的是,愛因斯坦的相對論完全放棄了"時
間變慢" 與 "距離縮短" 的想法。他的想法是, 運動中的物
體, 其時間軸會沿著運動方向傾斜過去。也就是說, 它有自
己的時間軸。再換句話說,所有的物體都有自己的時間軸,由
於時間軸的傾斜, 所以觀察其他物體時才會認為對方時間變
慢, 距離變短。
因為在真實世界裡, 若單靠推進動力加速物體, 如果依傳統
牛頓力學來看, 其速度會越來越快, 然後突破光速. 然而新
一代的科學家則認為當物體速度接近光速時 (從別人的眼光
看來), 其質量會增加 (當然還是從別人的眼光看來), 距離
會縮短 (還是另外一個觀察者的看法), 使其永遠無法突破
光速.
但愛因斯坦的四度空間則是達光速的物體, 其時間軸傾斜至
與行進方向相平行, 也是一個不合理的現象. 所以理論上依
然有光速限制的部份.
有關四度空間的模型運作的詳情先在此打住, 有人有興趣我
再試著描述看看好了.
謝謝.
=愛因斯坦相對論 FAQs================================
Hankue.bbs@redbbs.cc.tit.edu.tw (奎以妻為貴) wrote:
>: 科學的足跡節目後, 我照著這個四度時空模型推演一下雙生子的現象, 小弟倒是
>: 覺得看不出另一個人會便老的現象.
>剛想到一個例子,大家參考看看:
>假設:時間、空間=介質
> 人=熱塑性橡膠(a、b)
> 運動=加熱
>a、b原本在同一介質中,而把a拿開(時間、空間分割)加熱(速度改變)->產生形變
>而後再將兩者放在一起比較,便有明顯不同,不知各位是否看懂??
>就是說,a、b兩者在自己的環境中變化(沒變化也是一種變化),分開時有自己的單位
>匯合時又是另一種單位
>就像是同一條河流分開後各自發展,再匯合
這樣的想法也只是單方面的設想, 從某個觀察者對另一個運動者
所得的結果。然而相對論吊詭的地方便在於:
(甲乙) 雙方都認為對方的時鐘比自己的慢、對方的距離縮短了...
如大哥所說的分支可能, 那總是會有一個比另一個大, 而不是兩
個人都認為對方縮小了呢。
小弟寧可將這種吊詭的現象視作雙方因時間軸的傾斜差異, 導致
觀察對方時, 經過了一種類似透鏡的縮小效應 (只是一個比喻),
所以才會都覺得對方距離變小了。純粹是兩者在不同時間座標系
下對另一座標系觀察產生的錯覺。相信合流後會發現到其實並無
不同。
不過話又說回來了, 這也只是小弟的認為。還是謝謝您的參與。
小弟若有說錯的, 還請多多包涵。
=何謂 warp 10=======================================
des.bbs@bbs.ee.ntu.edu.tw (Guardian) wrote:
>我記得transwarp不是用warp factor來計算的,曲速十級的
>定義是瞬間達到空間中任何一點,也就是"無意義".
只是有一點要說明的是 trans-warp 不等於 warp10.
warp 10 是速度破表
(實體同時存在於宇宙球面上的每一點)
而 trans-warp 與傳統的 warp-device
都是讓 starship 以曲速航行的裝置
(或者稱之...技術)
像 borg 所使用 trans-warp 飆起來
速度就比 starfleet 的 warp 快了二十幾倍
但以速度對照表來看, 還是在曲速 9.?????.... 上,
並沒有到 warp 10, 也沒有 voyager 到 warp 10
時發生的那一切.
x x x
不過有趣的是, 在 TNG 裡 (enterprise 吸入一個生物內
撞毀 1 次後時光倒流六小時的那集) 似乎是設定當超越
warp 10 後 (也就是 warp 11, warp 12...), 時間就可
以倒流. (那集 Riker 有提到)
但 voyager 那集似乎又設定成在 warp 10 時, 便已經
打破線性時間的限制...
(voyager上的船員超速進化與退化, 幅度超過數百萬年)
小弟就不曉得以後 paramount 要如何設定這些關係了.
x x x
另外, 在 tng 裡也有幾集因為各種特殊原因 enterprise
飆到速度破表 (是不是 warp 10 小弟就不敢下斷言了) 的.
trans-warp, 小弟倒不認為那是最後的解答.
不過可以確定的是, voyager 那集所使用的 transwarp
與 borg 所用的 transwarp 一定有著關鍵性上的不同吧.
=曲速航行中的物體是否會撞上現行空間上的物體=========
why.bbs@bbs.secc.fju.edu.tw (Ｌｙｓｏｓｏｍｅ)wrote:
>那會和現行空間的東東撞上嗎?
會。
所以以曲速衝向恆星、黑洞，或任何夠份量的東東, 當然是
會死得很慘慘慘...。
如果將我們所身處的空間和所謂的子空間想像成一體的, 就
比較好理解了.(也就是說物體同時存在於航行的子空間, 一
直延續到真實空間.)
事實上, 曲速也不算是"進入"子空間, 充其量也不過是利用
線圈所產生的子空間力場, 讓光速的物理限制從真實空間移
往子空間來計算罷了. 試想, 在球徑較小的球體上, 移動一
定的距離, 以所航程經過的相同角度投影到外層球徑較大的
真實空間, 距離便可以超過光速了, 由於此時真實空間的物
體速度, 是取決於子空間力場深入宇宙球體中心的深度 (越
往中心點靠近, 移動同一距離的影響, 投影到真實空間的距
離也就越劇增 (指數倍).
=結語===============================================
當然了, 以上純屬小弟就所見所聞所作的臆測, 如有錯誤也
希望得到正確的指教. 讓 trek 迷都能得到更正確的知識.
謝謝.