超光速推进无可用燃料 超光速飞行真的可能吗

2018-10-20 - 超光速

按照传统的物理学定律,尤其是在爱因斯坦提出狭义相对论以后,人们一致认为:任何物体都不可能以超光速行进。因此关于超光速的现象是否存在,过去的科学家是无人 敢问津的,只有一些大胆的科幻小说家才敢于描绘一番。

超光速推进无可用燃料

例如弗拉马利翁就曾出版过一本科学幻想小说,书中讲述一位主人公用大于光速的速度在空间旅行,碰到了一系列不可 思议的怪事,像什么炮弹退回炮口、死人复活等等。这本书的出版立即使大科学家爱因斯坦极为不满,称它完全是无稽之谈。

超光速推进无可用燃料

因为爱因斯坦认为:如果以超光速旅行,那么这个旅行者的时间将从出发的时间倒转,他将返老还童,甚至会回到母腹子宫内。所以超光速的现象是绝不可能存在的。但是,近年来科学的发展又一次向传统物理学和宇宙学的基本概念提出了挑战。

超光速推进无可用燃料

最初的冲击发生在1968—1970年间。当时射电天文学家们使用了大大提高分辨率 的洲际甚长基线干涉仪,对某些类星体进行了一系列的观察,发现类星体射电源和射电星 系中会抛出一对到两对射电星云——射电子源,它们似乎是在一次猛烈的爆炸中抛出来 的。

它们彼此高速分离,其中有些在超光速运动着,速度在光速的五到十倍之间。这个发 现使天文学家们目瞪口呆,无法相信。美国加州理工学院及宇航局等单位的科学家与联邦 德国的一些天文学家进行了合作,经过长期的观测,积累了大量资料,不得不承认这是确 实存在的超光速现象,并没有受到不精确或不恰当测量的愚弄。

他们当时用的是跨洲和洲 际的甚长基线干涉度量法(使用美国加州和联邦德国波恩附近的射电望远镜),主要对类星 体3C345进行了研究。结果表明,如果3C345确实像一般所认为的那样远(距离我们35亿 光年),那么它的两个射电子源的彼此分离速度就约等于光速的8倍。

科幻电影超光速飞行

在这个重大发现之后美国加州理工 学院的皮尔逊博士等人,利用美国国内五个研究所的射电望远 镜和联邦德国的100米射电望远镜所组成 的洲际甚长基线干涉仪,从1977年7月开 始,对类星体3C273 (距离我们大约23亿 光年)连续观测。

到 1980年7月,第一次得到它的较为精确的射电结构图。皮尔逊博士等人发现,从3C273的中心核朝西一西南方向, 确实存在视速度比光速还快的移动射电子源, 其速度约为光速的9.6倍。这次新的观测比起20 世纪70年代初期精度不高的观测,还发现,其 彼此离开的移动速度似乎既不加速也不减慢。

以后超光速类星体被发现的数目继续增加。1981年8月,在美国新墨西哥州召开的国际天文学联合会银河系外射电源科学讨论会上, 美国加州理工学院的科恩和昂温报告说:存在超光速现象的类星体,并且一共有六个已被 他们所识别。

它们是前面提到的3C345、3C273以及3C120、3C279、3C179和NRAO140。这六个类星体都至少有一对射电子源在彼此高速分离。其中3C179的两个子源以约为光速7 倍的视速度分离;NRAO140的子源分离速度是光速的3~10倍;而距离我们70亿光年之 遥的3C179的子源分离速度竟达光速的19倍。

可以说类星体的射电子源以超光速分离的现象是无法否认了,这就使许多的物理学 家和天文学家大伤脑筋。科学家们对超光速的解释众说纷纭,提出了各种各样的假说和推理。最简单也是最平淡的解释,是把超光速运动描绘成某种假象,不是事实,而是一种错 觉。

持这种观点的人认为,这种超光速的运动并不是真正的运动,而是一系列固定不动的 射电源突然依次接连爆发,从而造成了源在运动的错觉。就像从远处观看灯线上安着的一串电灯泡,由于灯泡一个接着一个地亮下去(前面的灯泡同时暗下去),就会产生亮点在迅 速移动的印象。

但是,这种类型的活动应该既能产生两个源在互相分离的印象,也应能产 生似乎在互相接近的印象。而到目前为止,天文学家却只观测到分离的情况。

还有一种解释是,类星体距离地球并不像现在天文学家所认为的那样遥远,因为如果 类星体离我们很近,就可以很容易地说明这种分离的速度不会高于光速。但是,河外星系 和类星体的距离是根据它们光谱的红移计算出来的。多普勒效应告诉我们:当光源在离开 观察者而运动时,它所发射出的能量波显得被拉长。因此,它的特定发射谱线会向光谱的红端移 动。而移动的大小同光源的速度和距离成正比。

类星体的红移量都很大,因而大多数天文学家认 为类星体的位置群相当遥远。所以在有人能用 全新的物理定律解释出这种巨大的红移现象之前,这种解释也是难以令人信服的。我们相信,超光速之谜也一定会像其他的自然之谜一样,迟早为人类所揭开。

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