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我们可以进行星际穿越吗?

投稿作者:小辰编辑

几世纪以来,当我们看向遥远的星星时,我们只能好奇它们是不是拥有可以孕育如我们所知生命那样所需条件的星球,过去的25年带来了行星发现的革命,我们知道了上千的已确认的行星,包括许多潜在的宜居的像是地球一样的世界。但我们可以到那里去吗?读者C·维达想知道:

图片致谢:NASA/JPL-卡尔科技

你认为星际穿越(任何文明)是可行的吗?于我而言所有的可能的解决方案都是张单程票。

当谈到星际穿越时,我绝对确信这是可能的。但这个过程中绝对有阻碍,这取决于我们愿意怎样去做。

图片致谢:NASA,1981年,在密西西比州汉考克县约翰斯坦尼航天中心进行的一次发动机点火试验。一个远程相机捕捉到了航天飞机主题的特写镜头。

今天在:科技

1.)传统科技。如果所有我们愿意使用的是今日的科技,在理论上,我们可以前往另一颗星星。我们可以通过建造足够大的宇宙飞船来拥有可持续的迷你文明——“一代人的飞船”诸如此类的——我们可以加速至10甚至100km/s,一路上自己种植我们自己的食物并且循环用水。另一种解决方案会是建立低温冷冻-解冻技术,在哪里人类,植物和其他活着的生物可以以假死状态运输(就像雷猫一样,到达目的地后才会复活)

图片致谢:CBS电视台/1965,一系列有关低温冷冻的设想的电视剧·······

但这是唯一的单程票,完全不是一个令人满意的答案。

2.)未来科技基于已知的物理知识。但如果我们愿意考虑其他可能的技术,我们肯定可以做到更好。特别是:燃料的进步:我们可以使用以核能为基础的燃料(效率大概是~1%),甚至反物质燃料,肯定效率会达到100%,而不是使用化学为基础,会释放自身0.001%的物质变为能量来提供推力的火箭燃料。

推力的进步:如果我们可以传输大量物质和反物质用作船上的燃料,我们可以在整个旅途中持续加速。既然人类可以忍受(甚至是偏好)类似于万有引力的推力,我们可以把船瞄准目的地,以9.8m/s2的加速度启动加速器,当我们抵达总路程的一半时,瞄准相反的方向再次启动加速器,持续减速直到我们到达目的地。

时间花费上的进步:因为这会使我们在只花几年时间加速后更加接近光速,我们几乎在旅途所花费的20~40年间,可以抵达我们选择的任何星星上。

这会变得很棒的,因为我们不会需要一艘飞船来花一整代时间。的确,船必须在星际间的介质中以超高速穿梭时能活下来。但一个足够强大的磁场应该会照顾到这一点。如果我们掌握了冷冻技术,我们甚至不需要带种子和鸡蛋以外的资源来播种。

图片致谢:NASA,巴萨德星际冲压发动机,激光电离了星际间的可收集起来作为燃料使用的氢,也可以根据需要偏转。

但是,不利的一方面是,这个单向旅程也许可能对旅途中的人来说只要花几十年,但这是因为特殊相对论性时间膨胀。如果我们要拜访几百几千光年外的星星,那地球也要过去几百几千年。就算我们能实现这个旅途,我们与仍在地球上的任何人沟通的(假设那时候未来地球上还有人)的前景只能是和那些人的远亲联系。这趟旅途不必成为那些参与者的单程旅行,但对于那些留在地球上的人来说,没有可能明白这是怎么变成这样的,或与这些已经变得疏远的旅行者分享知识。

但如果我们想达到人类所能触及的极限:星战式的经验?

图片致谢:维基百科普通用户奥帕森和玛利斯基,在Bohmian力学中使用了双狭缝轨迹。这一原理可以用于通过虫洞实现亚空间通信。

3)投机的技术。我们能造一台运输机吗?可以用曲速引擎吗?那么次空间通信呢?在这一点上,这些都是“梦想的技术”,可能基于现代理论物理学,但其在我们宇宙实现的可能性尚未确定。

理论上,只要系统的波函数在一个位置的概率是有限的,那么传输器技术就可以利用量子纠缠的特性,使任何量子系统瞬间从一个位置移动到另一个位置。但是否有可能使一个宏观系统在相当大的距离上具有这种性质还是件未知的事。

图片致谢:NASA/雷斯·伯西纳斯的数字艺术1998

曲速引擎和即时通讯都需要依靠时空弯曲和能够稳定穿过弯曲的时空且不被摧毁的、输送信号(如果通讯需要的话)或者物质(如果是曲速引擎)的能力。原则上来说,于发生的地方,在广义相对论中建设一个解决办法是有可能的。但是,不清楚的是人们是否能在我们宇宙中不发生下面任何一种情况的前提下实现。

需要相当于整个太阳所存储的能量

你试图通过扭曲的空间发送时,通过巨大的潮汐力摧毁任何物质。

通过创造和在创造严重扭曲的空间来破坏任何物质

或者是否用可能在时空中连接两个完全分开的位置

施瓦西冲动的精确数学图,图片致谢:维基普通用户

在这个时候,虽然我讨厌这么说,我们最好把赌注下在单程旅行上;因为直接去比等待在我们宇宙中物理上可能无法达成的技术要好一些。但保持思维开阔,因为今天看起来深不可测的发展,可能就是那个引导我们实现星际穿越的东西。脚踏实地,对特别的要求保持怀疑,但要让自己对各种可能性保持开放的心态。我们最伟大的宇宙之旅肯定还没有到来。

作者: Ethan Siegel Senior Contributor

FY: 栉海

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