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人類(lèi)該如何到達(dá)第二個(gè)地球?

admin
2015年7月24日 22:57 本文熱度 7330

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  但是這一切都只是 " 可能 ",由于不是抵近觀察,開(kāi)普勒空間望遠(yuǎn)鏡所能做的工作其實(shí)并不多,那么我們可不可以發(fā)射一個(gè)像 " 新視野號(hào) " 探測(cè)器一類(lèi)的裝置,到開(kāi)普勒 452b 附近去一探究竟呢?

  首先我們要知道開(kāi)普勒 452b 到地球之間的距離:1400 光年,也就是說(shuō)即使以光速前進(jìn)也需要 1400 年才能到達(dá)。人類(lèi)目前制造出來(lái)的最快飛行器是 1976 年發(fā)射的太陽(yáng)神 2 號(hào)太陽(yáng)活動(dòng)探測(cè)器,它的速度高達(dá) 70.22 千米 / 秒,太陽(yáng)神 2 號(hào)的速度之所以這么快是因?yàn)樗x太陽(yáng)足夠近,直接運(yùn)行在水星的軌道之內(nèi),作為向太陽(yáng)系外發(fā)射的探測(cè)器,速度最快的自然是 1977 年發(fā)射的旅行者 1 號(hào),它的速度是 17.06 千米 / 秒。

  即使是以 70 千米 / 秒的速度來(lái)看,與光速的 30 萬(wàn)千米 / 秒相比仍是太慢,僅相當(dāng)于光速的 1/4286,太陽(yáng)神 2 號(hào)需要六百萬(wàn)年才能到達(dá)開(kāi)普勒 452b,旅行者 1 號(hào)更是需要三千萬(wàn)年才行。那么,有沒(méi)有什么黑科技能幫助人類(lèi)在短時(shí)間內(nèi)抵達(dá)開(kāi)普勒 452b 呢?

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  核聚變引擎

  是指利用核聚變產(chǎn)生動(dòng)力,推動(dòng)火箭前進(jìn)。在核聚變反應(yīng)中,核子被迫進(jìn)行聚合從而產(chǎn)生巨大的能量。2009 年 12 月,英國(guó)《新科學(xué)家》網(wǎng)站,認(rèn)為這種技術(shù),有可能在數(shù)十年之后實(shí)現(xiàn)。

  一旦科學(xué)家掌握了受控核聚變,那么他們將控制反應(yīng)中產(chǎn)生的帶電粒子,并讓它們從噴口噴射而出。從核聚變反應(yīng)堆噴出的粒子能使二級(jí)火箭的速度達(dá)到光速的 12%。核聚變火箭推進(jìn)的宇宙飛船同采用核裂變火箭推進(jìn)的星際旅行類(lèi)似,能很快地飛抵最近的恒星系,但卻沒(méi)有更多潛力可挖。

  12% 的光速雖然是一個(gè)很可觀的速度,但對(duì)于距離地球 1400 光年的開(kāi)普勒 452b 來(lái)說(shuō)仍然太慢,如果燃料足夠,核聚變引擎可能會(huì)帶我們花數(shù)十年的時(shí)間到達(dá)離地球最近的恒星——比鄰星,但到達(dá)開(kāi)普勒 452b 則需要一萬(wàn)多年,這還沒(méi)有考慮漫長(zhǎng)的加速和減速時(shí)間。

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  曲速引擎

  曲速引擎:名符其實(shí)的黑科技,最早出現(xiàn)在美劇《星際迷航》中,最初只是一個(gè)不切實(shí)際的幻想,但后來(lái)理論物理學(xué)家米給爾 · 阿庫(kù)別瑞在 1994 年提出以他為名的阿庫(kù)別瑞引擎,使得超光速航行變得可能。并且不會(huì)違反廣義相對(duì)論中 " 沒(méi)有物體可以局域地比光速還快 "。由于原理相近,人們也把阿庫(kù)別瑞引擎稱(chēng)為曲速引擎,這個(gè)概念也在中國(guó)著名科幻作家劉慈欣的作品《三體》中出現(xiàn)過(guò)。

  阿庫(kù)別瑞提出,可以制造一種能夠令前方空間收縮而令后方空間膨脹的引擎,以空間的 " 變形 " 來(lái)推動(dòng)飛船前進(jìn)。由于空間膨脹的速度沒(méi)有任何限制,所以這種飛船的乘客可以感知到自己的速度超過(guò)了光速。如果能夠?qū)崿F(xiàn),飛船將會(huì)是被一個(gè) " 曲率泡 " 裹挾著前進(jìn)。它在本地參考系內(nèi)沒(méi)有任何加速度,也就不會(huì)受到廣義相對(duì)論的速度制約,而且不會(huì)出現(xiàn)時(shí)間變慢等相對(duì)論效應(yīng)。假如有一艘這樣的飛船以單程兩星期的速度飛到潘多拉再回來(lái),其乘員的年齡將比出發(fā)前增長(zhǎng)四星期,與留在地球上的情形一樣,不必?fù)?dān)心發(fā)生所謂的 " 雙生子悖論 "。

  2012 年,物理學(xué)家哈羅德 · 懷特 ( Harold White ) 透露了一個(gè)堪稱(chēng)驚天動(dòng)地的消息:他和他的團(tuán)隊(duì)正在為美國(guó)航空航天局 ( NASA ) 研制超光速引擎。駕駛裝備著這種引擎的飛船,從地球飛到電影《阿凡達(dá)》 ( Avatar ) 中的潘多拉星球,僅需要幾個(gè)星期而已。不過(guò)他們公布的只是一個(gè)理論上的實(shí)物模型。不過(guò)懷特表示,一旦曲速宇宙飛船真正面世,只須兩周便能到達(dá)距離太陽(yáng)最近的恒星系南門(mén)二。南門(mén)二距離太陽(yáng)約 4.37 光年遠(yuǎn)。按照這個(gè)速度推算,1400 光年也只需 6 年多的時(shí)間即可到達(dá)。這比新視野號(hào)到達(dá)冥王星花的時(shí)間都要少。

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  反物質(zhì)引擎

  1928 年英國(guó)物理學(xué)家狄拉克首先從理論上提出了存在反物質(zhì)的假說(shuō),認(rèn)為存在和構(gòu)成普通物質(zhì)的基本粒子質(zhì)量相等但電荷相反的基本粒子,并有由這樣的基本粒子構(gòu)成的反物質(zhì)。僅僅 4 年后,這個(gè)假說(shuō)就得到驗(yàn)證。由于反物質(zhì)和物質(zhì)如果相遇,將會(huì)湮滅,正反物質(zhì)的質(zhì)量將全部轉(zhuǎn)化為能量,按照愛(ài)因斯坦的質(zhì)能公式 E=mc^2 釋放巨大的能量。反物質(zhì)發(fā)動(dòng)機(jī)的好處是反物質(zhì)的湮滅可以自發(fā)產(chǎn)生,不需要象核發(fā)動(dòng)機(jī)中的核反應(yīng)那樣需要許多條件,所以就不需要很大的反應(yīng)堆,可以減輕飛船重量。

  就目前所知道的所有物理反應(yīng)而言,這是效率最高的燃料。正反物質(zhì)湮滅所釋放的能量巨大,是氫氧化學(xué)反應(yīng)的 1 百億倍,太陽(yáng)核心熱核反應(yīng)的 300 倍。一片阿司匹林那么大的反物質(zhì)同物質(zhì)湮滅產(chǎn)生的能量足以讓一艘飛船巡弋?dāng)?shù)百光年。

  據(jù)科學(xué)家測(cè)算,以反物質(zhì)為動(dòng)力,飛行器的速度則可接近光速,在宇宙空間中可以以光速的 70% 飛行,那么到達(dá)開(kāi)普勒 452b 的時(shí)間需要 2000 年。這對(duì)人類(lèi)來(lái)說(shuō)仍然太過(guò)漫長(zhǎng),不過(guò)足夠我們到太陽(yáng)附近的一些恒星做星際旅行了。

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  蟲(chóng)洞

  蟲(chóng)洞是在廣義相對(duì)論中容許存在的一種特殊結(jié)構(gòu),它可以把時(shí)空中的兩個(gè)點(diǎn)直接連接起來(lái),不管這兩點(diǎn)在空間距離上或時(shí)間間隔上相距多遠(yuǎn)。對(duì)它的簡(jiǎn)單理解,就如同一張紙上相隔較遠(yuǎn)的兩個(gè)點(diǎn),通過(guò)折疊將兩點(diǎn)重合在一起。

  利用蟲(chóng)洞的特性,我們就有可能在較短的時(shí)間內(nèi)完成遠(yuǎn)距離的空間旅行,或者進(jìn)行時(shí)間旅行。不過(guò),我們還沒(méi)有在天文觀測(cè)中找到蟲(chóng)洞存在的實(shí)驗(yàn)證據(jù)。在理論上也還存在各種各樣的困難。例如,制造和維持蟲(chóng)洞可能需要具有負(fù)能量的物質(zhì)。

  著名天體物理學(xué)家霍金認(rèn)為,蟲(chóng)洞就在四周,只是小到肉眼很難看見(jiàn),它們存在于空間與時(shí)間的裂縫中。如同在 3 度空間中,時(shí)間也有細(xì)微的裂縫,而比分子、原子還細(xì)小的空間則被命名為 " 量子泡沫 ",蟲(chóng)洞就存在于其中。不過(guò),霍金表示,這些隧道小到人類(lèi)無(wú)法穿越,但有朝一日也許能夠抓住一個(gè)蟲(chóng)洞,再將它無(wú)限放大,或許將來(lái)也可以建造一個(gè)巨大的蟲(chóng)洞。

  如果能真的制造出蟲(chóng)洞,那么通過(guò)它來(lái)抵達(dá)開(kāi)普勒 452b 顯然是最節(jié)省時(shí)間的方式,像《星際穿越》一樣,可能坐一站公交的時(shí)間就到啦。


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該文章在 2015/7/24 22:57:49 編輯過(guò)
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