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曲率驱动是什么?三体中的曲率驱动是什么原理?

2017-06-17 11:22  来源:www.wsm.cn  查看:

三体这个系列的科幻作品,现在在网上拥有一大票粉丝,差不多可以说是捧上国内科幻的神座了。很多原本不爱科幻的人也想补补三体,但是其中有很多设定原理让人一头雾水,就比如曲率驱动,曲率驱动是什么?为什么网的小编和你一起了解三体中的曲率驱动是什么?

曲率驱动是什么?

曲率驱动是什么?三体中的曲率驱动是什么原理?

1994年,墨西哥物理学家明戈·阿尔库贝利(Miguel Alcubierre)首次提出了现实生活中曲率驱动的概念。他所设计的曲率驱动概念包括一个足球形状的飞船,其周围是一圈大型的环状结构。曲率驱动是什么?科学解释是宇宙空间不是平坦的而是存在曲率的。刘慈欣在他的《三体·死神永生》中便提到该概念,它对发射宇宙飞船具有重要指导作用。

2012年,物理学家哈罗德·怀特将围绕飞船的那个环状结构从原先设计中的扁平状改为甜甜圈那样的“圆筒形”,计算的结果显示这样一个装置的驱动所需能量相当于美国宇航局在1977年发射的旅行者号探测器那样的质量按照质能方程转化得到的能量值。另外,怀特还发现如果空间弯曲的强度可以随时间发生起伏变化,那么实现这一装置所需的能量将进一步减少。怀特和他的同事们在实验室里实验了他们的小型曲率驱动装置,并在约翰逊空间飞行中心建立了一套被称作“怀特-朱迪曲率场干涉仪”的装置。简单地说基本就是使用一束激光来触发时空在微观尺度上的扭曲。这一想法将有希望让这种科幻产物成为真正的现实。

曲率驱动是什么?三体中的曲率驱动是什么原理?

宇宙的空间并不是平坦的,而是存在着曲率(曲率为曲率半径的倒数,曲率蟊硎就淝潭仍酱),如果把宇宙的整体想象为一张大膜,这张膜的表面是弧形的,整张膜甚至可能是一个封闭的肥皂泡。虽然膜的局部看似平面,但空间曲率还是无处不在。一艘处于太空中的飞船,如果能够利用某种方式把它后面的一部分空间烫平,减小其曲率,那么飞船就会被前方曲率更大的空间拉过去,这就是曲率驱动。

这一环状结构设想是用某种奇异的物质建造的,它可以让时空在围绕飞船的四周发生弯曲,从而在其面前形成一个缩小版的空间,以及在其后方膨胀了的空间。与此同时,飞船本身将停留在由平滑时空组成的“气泡”内,这里的时空曲率不受影响。然而后续进行的计算显示这样一种装置将需要无法达到的极高能量才能实现。

三体中的曲率驱动是什么原理?

曲率驱动是什么?三体中的曲率驱动是什么原理?

三体中的曲率驱动是什么原理?(刘慈欣科幻小说《三体》中概念)通过更改前后空间的曲率作为移动的动力的驱动方式称为曲率驱动。不过三体也不是第一个提到曲率驱动的科幻作品了。

据国外媒体报道,借助曲率驱动实现超光速的飞行,这是一种由于科幻电影《星际迷航》而变得流行一时的概念。科学家们认为这一技术可能并非如原先想象的那么难以实现。所谓曲率驱动的概念就是指通过对时空本身的改造来驱动飞船,利用物理学定律中的漏洞来打破光速不可超越的限制。1994年墨西哥物理学家明戈·阿尔库贝利(Miguel Alcubierre)首次提出了现实生活中曲率驱动的概念。然而后续进行的计算显示这样一种装置将需要无法达到的极高能量才能实现。

曲率驱动是什么?三体中的曲率驱动是什么原理?

物理学家们表示,原先的曲率驱动模式可以进行改造,从而让它可以用比原先计算少得多的能量条件下实现运行,这一想法将有希望让这种科幻产物成为真正的现实。“这让人看到曙光。”在周五(9月14日)于美国宇航局约翰逊空间飞行中心举办的星际飞船100周年研讨会上,该局科学家哈罗德·怀特(" Harold "Sonny" White)这样说道。这一研讨会的举办旨在探讨未来星际航行将会遇到的挑战。

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