空間跳躍技術

空間跳躍技術

空間跳躍技術,是建立在弦理論的發展上,通過基於人工蟲洞建造的宇宙弦,來實現超空間跳躍的技術,由於基於現今科學技術,無法通過人工手段製造出宇宙弦,所以科學家們又提出猜想:在宇宙大爆炸時,產生了大量的弦,一般認為,它們不斷融合,產生了大型的宇宙弦,它們的長大致有100億光年以上。宇宙弦很難用望遠鏡直接觀測,但能通過引力透鏡來間接發現。通常的引力透鏡是由於星系團的引力作用,使光線扭曲,會看到星系團後的星系分成兩個虛像,但像是扭曲的,而宇宙弦引起的引力透鏡效應不會導致像的扭曲。但到目前為止尚未發現可以認定是宇宙弦的情況。

較為引人注目的猜想認為自大爆炸遺留下來的宇宙弦可存在於雙星系統中,是由雙星系統中的引力共振形成的。該共振相當於恆星天體引力波之間的摩擦。天體質量越大,它們之間的共振就會越強烈。恆星系中行星的位置以及大型行星體塵環的複雜結構都受到這種共振現象的影響。這些穩定的波形成了一連串的駐波,就好像吉他彈奏時琴弦振動所形成的波一樣。最強的共振是1:1共振(稱為第一諧波),該力場存在兩個穩定點,兩顆恆星的中心各存在1個。次強的共振是1:2共振(稱為第二諧波),其穩定點存在於兩顆恆星連線的中間點(假設兩顆恆星質量相等),之後的依次類推。

基本介紹

  • 中文名:空間跳躍
  • 外文名:Space jump
  • 來源:基於"弦"理論發展提出的技術猜想
  • 理論基礎:弦理論
基本原理演繹,二維平面中,什麼是弦,弦與空間維度,擴展三維空間,一維升級二維,多維空間,蟲洞理論套用,宇宙弦的尋找,猜想的宇宙弦,在節點上相似,星際之門,其他,

基本原理演繹

二維平面中

如右圖1所示
右圖1右圖1
在同一平面中(既同一二維平面),設AB兩點
除了兩點間直線線段之外,其他線長度都比直線長,即是兩點之間,線段距離最短!
但是,問題走出二維平面(二維空間),在三維空間中,其實可以出更短的距離,既是把紙對摺,使AB點重合,這個距離不是比剛在的在二維空間中的直線距離更短嗎?(如右圖2)原理拓展深究。
右圖2右圖2
剛才說到的A、B兩點是一二維平面上的,要怎么把它們擴展到三維平面中?
這就是現在技術需要克服的難題!
根據現今弦理論的發展,史蒂芬·霍金在著作《時間簡史》、《果殼中的宇宙》中均討論了超空間跳躍的可能性,提出了“弦理論”進行空間跳躍的構想,認為運用巨大的能量場(如重力場或強磁場),就可以製作出一個能量巨大的“”,使在其範圍內的物體(太空船、太空梭)瞬間進入與三維空間完全不同的多維空間,由於在超空間跳躍中不存在所謂的時間,所以可以進行極高速星際航行,理論上可以實現超空間跳躍航行。同時,他一方面認為蟲洞極難發現且被人類利用,另一方面也認為通過蟲洞進行空間跳躍並非空談。

什麼是弦

弦是一門理論物理學上的學說。弦理論里的物理模型認為組成所有物質的最基本單位是一小段“能量弦線”,大至星際銀河,小至電子, 質子夸克一類的基本粒子都是由占有一度空間(只有長度,沒有寬度的線)的“能量線”所組成。中文的翻譯上,一般是譯作“弦”。
空間跳躍技術
較早時期所建立的粒子學說則是認為所有物質是由只占零維空間的“點”狀粒子所組成,也是現今廣為接受的物理模型,也很成功的解釋和預測相當多的物理現象和問題,但是此理論所根據的“粒子模型”卻遇到一些無法解釋的問題。比較起來,“弦理論”的基礎是“波動模型”,因此能夠避開前一種理論所遇到的問題。更深的弦理論學說不只是描述“弦”狀物體,還包含了點狀、薄膜狀物體,更高維度的空間,甚至平行宇宙。
這一點在高中物理知識(光的波粒二象性章節中有描述),光線是非常具有代表性的,同時擁有電磁波和粒子特性的物體,所謂光子,就是描述光線粒子特性的稱呼,所謂至於波性質一般用電磁波來代替(手機信號一樣),並且擁有手機信號一樣的性質。(同時涵蓋出電磁波影響人體是謠言,除非你不曬太陽,當然波長不同對人體還是有一定的反應的)

弦與空間維度

首先必須了解一下二維空間和三維空間的不同之處!三維世界除了具備二維世界的長度和寬度以外,還具有高度(也就是三維坐標 x ,y ,z而平面只有x,y 國中數學知識),如果二維世界是一個正方形,那三維就是一個正方體。所以無數的弦堆疊成了三維空間,但是弦的厚度是趨於無限小的,是不可測量的,弦的層數是趨於無窮大的也是不可測量的,同理,這個模型,可以同時套用在x軸,y軸,和z軸,就構成了我們的空間。(這個理論並不是描述宇宙空間的根本狀態,而是人類進行定義的以方便進行研究 ,類似於我們叫蘋果為蘋果,至於為什麼叫蘋果,本身就是這么定義的,而人類目前尚無法描述宇宙空間的基本狀態,雖然已經發現引力波,但是還有很多路要走)

擴展三維空間

先從一維空間說起吧!點動成線,線動成面,面動成體!零維空間也就是一個點,無限小的一個點!這裡使用了微積分數學模型,使用趨向定義,點空間,趨向無窮小(但絕對不是0),線空間,趨向無窮長(但絕對不是+∞),
(根據中文百科“一維空間”的介紹,一維空間應該是“只由一條線內的點所組成的空間,它只有長度,沒有寬度和高度,只能向兩邊無限延展。一維實際是指的是一條線,在理解上即為左-右一個方向。也可理解為點動成線,指沒有面積與體積的物體”。與本段內容中“一維空間是一個無限小的點”相悖,建議將其改成“零維空間”,附上中文百科“零維空間”的說明:“零維空間是一個沒有維度空間,它是不需要任何數據可從此找出來的空間,故此表示只有一個點”。)
(零維空間沒有維度,故表示為一個奇點;一維空間是條線,可理解為“點動成線”;二維空間是個平面,可理解為“線動成面”;三維空間是一個立體,可理解為“面動成體”;四維時空是在原有三維空間的基礎上增添了“時間”的概念。)【“時間”並不算在維度裡面,任何一個維度都有時間的概念。這個“四維就是三維加上時間”的概念是最常見也是幾乎所有人都潛意識認可的,但它是錯的。】
(上述括弧內內容僅為備註註明,如與原作者所說內容不符,請自行查詢中文百科的其他條目以了解詳細且準確的內容)

一維升級二維

一維空間就是一個點,假設它動了,它移動過的軌跡在紙上就是一條線,然後再一直移動,它是一條彎彎曲曲的,或直或彎!然後又移動到了它曾經移動過的軌跡,這就形成了交叉點!然後移動軌跡越來越多,密密麻麻!最後占滿了整個紙張!那這個紙張向四面八方無限伸張以後就是一個假想的二維平面!
(上述“從點到面”的過程中忽視了“線”的存在,望及時知悉與更正!)
你說它最後會形成一個圓形還是正方形呢
新的問題又來了,一維空間的那個點之所以會移動到以前的那個位置形成交叉點,是因為它在二維空間上移動了(實際也可以直接在三維空間移動到交叉點,三維包含著二維),在自己的那個維度卻沒法出現這樣的情況,所以要形成這個交叉點,必須在高於自己的維度上形成才行,所以二維上的AB兩點要對摺起來形成超越直線的最短的距離,必須要在三維的空間上或者更高維度上才能對摺的!

多維空間

一維空間的那個點在二維空間上移動了那么久又回到自己的位置!那它等於沒動,一個點位置與自己剛開始移動的位置重合,距離最短時,需要引入二維空間!接著,二維平面的兩個點在三維空間對摺,使點重合,與一維空間的那個點最後移動到原先自己位置道理一樣,等於位置也沒動,兩點重合,距離最短時,引入了三維空間!那三維空間要使兩個點重合,距離最短,是不是要建立在四維或者更高維度上呢?
猜想可行驗證艱難
根據以上內容,實現兩點間真正意義上的最短距離,都要在兩點所基於的空間維度上引入更高維度來實現,,而實現這個技術目標,都離不開“弦”理論的研究發展,但是在未獲實驗證實之前,弦理論是屬於哲學的範疇,不能完全算是物理學。無法獲得實驗證明的原因之一是基於當今的技術研究,尚沒有人能對弦理論有足夠的了解而做出正確的預測,另一個則是高速粒子加速器還不夠強大。
科學家們使用現有的和正在籌備中的新一代的高速粒子加速器試圖尋找超弦理論里主要的超對稱性學說所預測的超粒子。但是就算是超粒子真的找到了,這仍不能算是可以證實弦理論的強力證據,因為那也只是找到一個本來就存在於這個宇宙的粒子而已,不過這至少表示研究方向是正確的。
要怎么才能製作一個能量巨大的"弦"
超光速加速技術
將飛船引擎的輸出功率增強到峰值,將飛船速度從亞光速推進到光速。對短途航行來說這很有用,但是對於星系間航行效果並不理想。
我們應該給出怎樣的答案呢?我們在量子電動力學領域的最新研究里發現了它。通過創造一個真空世界,那是一個在太空中發現的、完全沒有任何能量的絕對真空世界,然後將它膨脹直到可以籠罩一艘飛船,通過這個絕對真空泡飛船就能夠以超光速飛行。一個絕對真空泡里沒有任何摩擦力——因為反摩擦的緣故,所以物體(包括光)在其中的實際速度比在完全真空中快得多。
驅動器
驅動器通過在兩個極盤間重複“壓縮”真空來創造一個絕對真空,排除其中所有的能量中子和夸克(理論上一種比原子更小的基本粒子)。然後產生了一個固定的雷射場保存不斷增長的絕對真空泡,一直到它包容了整個飛船為止。經過上述步驟後,飛船就可以達到超光速。儘管最初的跳躍試驗著實讓人歡欣鼓舞,但是關於航行的問題也應運而生。一旦飛船達到了超光速,它對這個世界幾乎就沒有作用和反作用,例如通訊和目標掃描就很難進行。人們嘗試了大量的試驗,諸如壓縮空間無線電,但是都沒有成功。

蟲洞理論套用

這個套用相對更加危險,需要在宇宙空間的結構中打開一個裂縫。這個裂縫將宇宙中相隔遙遠卻相互關聯的兩個點連線起來,這就是“蟲洞”。使用賽伯坦的星系格線地圖作為參考,飛船上的電腦計算出可以抵達目的地的最近的相關裂縫位置,並以光速到達這個位置。然後使用空間跳躍裝置撕開一個空間裂縫,讓飛船從中通過抵達目的地。
使用受損、低效的空間跳躍裝置或者進行匆忙的航行都很可能導致不幸的結果,例如會發生難以掌控的時空跳轉。

宇宙弦的尋找

由於技術受限,人工製造"弦"前路渺茫,科學家們又瞄準了另一個猜想,宇宙大爆炸中遺留下來的宇宙弦,宇宙弦假說是物理學家在解釋宇宙起源中某些特異現象和探索大統一理論過程中提出的。據宇宙大爆炸理論,在大爆炸後的最初階段,引力、電磁力、弱核力和強核力之間沒有區別,存在於一個統一場中,而宇宙弦就是這一時期超高溫相變的遺蹟——如果把宇宙比作一塊爆炸後開始冷卻結晶的冰面,宇宙弦類似於冰面中蜿蜒的不規則裂縫。宇宙弦是極高密度的能量線,直徑只有原子大小的億萬分之一,密度卻達到每立方厘米10噸。有些物理學家相信,早期宇宙的這種遺物在今日宇宙仍然存在。
即使宇宙弦存在,我們也不能直接觀測到億萬光年之外的它們,只能通過對微波、宇宙射線、重力、類星體等對象的精確測量來尋找間接證據。2006年10月,英國《衛報》報導了英國的研究團隊分析了從美國航空航天局(NASA)得到的威爾金森微波各向異性探測器(WMAP)的觀測數據,得到了宇宙弦存在的線索。他們研究的方法是,假設宇宙弦存在或不存在,將導致宇宙的微波輻射有所不同,他們利用一台超級電腦計算了宇宙弦將如何影響宇宙微波輻射背景,並與實際觀測數據進行對照。
研究者指出,他們還沒有最後確證宇宙弦假說,為此還需要更精確的數據。
以上一切,現實中均未實現。
題外話:2014年6月,中國世界最強超級計算機“天河二號”開放運用,現已接到來自國內外宇宙研究機構的各種申請,其中就包括宇宙弦相關的模擬運算。

猜想的宇宙弦

"弦"理論定義,弦的長度為10^-34米,每秒鐘振動10^42次,振動速度達到光速(約每秒30萬千米),振動時有一個或多個不振動的節點。弦分為開弦與閉弦,開弦最為經典的例子就是光子(光的基本粒子)與物質,閉弦有引力子(承載引力)等。開弦像一根線段,有兩個端點,光子有最簡單的開弦振動模式,只有一個節點;閉弦像一條橡皮圈,沒有端點,引力子有最簡單的閉弦振動模式,只有兩個節點。根據研究,雙星系統中的粒子振動模式類似"弦"的震動模式,因此,雙星系統被認為是最有可能遺留著宇宙大爆炸中產生的宇宙弦。

在節點上相似

兩個快速振盪的反引力場形成的一對反向動力張量產生了強大的切變力。通常情況下,這對切變力之間的互相作用通過高頻引力輻射發散出去,不產生任何顯著的巨觀量子現象。但如果該應力(上文所述的相互作用)被限制於一個有限的範圍中,那么這個張量場最終會形成一個不斷延伸的高曲率觸手,就像時空連續體中的結構一樣。具體來說,這個觸手會構成了一個自迴避四維流型,使觸手不斷向外延伸。就如同時間-空間中的磁場一樣,觸手的頂端曲率達到最大點,且足夠大的曲率會使得在遙遠高密度星域中形成一個小觸手,兩觸手會觸及並自然融合。在生活中與之類似的現象是當閃電劃擊地面的時候,劃落的閃電頂端實際上產生了一個自地面向上發散的小閃電,兩者在地面上方某處融合,從而形成了一個封閉的電流環路。

星際之門

顧名思義,“弦”作為連線星際間兩點的最短的“線”,通常稱為星際之門或是星際之路(以下簡稱“星門”)。
空間跳躍技術
“弦”,既星門,主要是由一種被稱作超大玻色子球體組成,基於中等質量的基礎力場,且與引力波強烈作用。該天體中充滿了超大玻色子電漿,它們會反射引力波,這與鏡面的光反射非常相似。通過調整該電漿的密度,反射高頻引力波從而抵消切變張力,產生的輻射會被貯藏在天體中,共振點的內部重應力會如網狀穩定增長,最終形成高曲率的觸手。與之相類似的是雷射,通過反射空腔中的共振產生極強的干涉性密集電磁能量光束。
兩個蟲洞末端的距離取決於雙星系統中恆星的質量以及星門位於哪個共振點上這2個因素。為了連線兩個星門,試錯法的套用就必不可少,而且通常需要持續多年時間。這是因為我們無法預計張量場所形成的觸手會在哪裡出現。但我們可以通過在臨近星系內建立重應力場,無須抵達臨界點,觸手也在不斷延伸。儘管還需要不斷嘗試,但這樣連線兩個星門的可能性就增大了。這與雷雨天使用避雷針的道理是一樣的。

其他

曲率驅動
1994年,墨西哥物理學家明戈·阿爾庫貝利(Miguel Alcubierre)首次提出了現實生活中曲率驅動的概念。他所設計的曲率驅動概念包括一個足球形狀的飛船,其周圍是一圈大型的環狀結構。科學解釋是宇宙空間不是平坦的而是存在曲率的。劉慈欣在他的《地球往事·死神永生》中便提到該概念,它對發射宇宙飛船具有重要指導作用。
宇宙的空間並不是平坦的,而是存在著曲率(曲率為半徑的倒數,曲率越大半徑越小),如果把宇宙的整體想像為一張大膜,這張膜的表面是弧形的,整張膜甚至可能是一個封閉的肥皂泡。雖然膜的局部看似平面,但空間曲率還是無處不在。一艘處於太空中的飛船,如果能夠利用某種方式把它後面的一部分空間燙平,減小其曲率,那么飛船就會被前方曲率更大的空間拉過去,這就是曲率驅動
早在公元世紀,曾出現過許多極富野心的宇宙航行構想,其中之一就是空間摺疊、構想把大範圍空間的曲率無限增大,像一張紙一樣對摺,把"紙面"上相距千萬光年的遙遠的兩點貼在一起。這個方案嚴格來說不應稱為宇宙航行,而應該叫做"宇宙拖曳",因為它實質上並不是航行到目的地,而是通過改變空間曲率把目的地拖過來。這種氣吞宇宙的事只有上帝才做得出來,如果加上基礎理論的限制,可能上帝也不行。對於利用空間曲率航行,後來又出現了一個溫和的構想,一艘處於太空的飛船如果能用某方式把它後面的一部分空間“熨平”, 減小這部分空間的曲率,那么飛船就會被前方曲率較大的空間拉過去,這就是曲率驅動。

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