超光速可以回到过去吗 未来人类真可以超光速飞行?

2018-10-20 - 超光速

随着科学技术的发展,人类势必要进入更宽广的宇宙空间。但是就目前的飞行速度,人类或许永远都飞不出银河系。因此加快宇宙飞行速度势在必行。我们不禁要问,人类飞行的理论的速度能达到多少?宇航员能否承受这种速度呢?

超光速可以回到过去吗

超光速理论或可行

尽管超光速目前还只是人们的一个幻想,但并非是天马行空毫无道理的想象。其中一种名为“曲率驱动”的黑科技就给人类带来希望,这种技术最早出现在美剧《星际迷航(Star Trek)》中,最初只是一个不切实际的幻想,但1994年,理论物理学家米给尔·阿库别瑞提出了以他本人的名字为名的“阿库别瑞引擎”,使超光速航行变得可能。

超光速可以回到过去吗

阿库别瑞提出,理论上,宇宙飞船装上这种能令前方空间收缩、令后方空间膨胀的曲速引擎后,能创造出一种“曲速气泡”,令空间扭曲,从而实现跨星际旅行。因为移动由曲速气泡带动,身处其中的宇宙飞船实际上并没有做出超越光速的移动,故不会违背广义相对论“万事万物都不能超越光速”的理论,而且,也不会出现时间变慢等相对论效应。

超光速可以回到过去吗

戴维斯表示:“如果说传统的飞行方式就像在水中游泳,那么,阿库别瑞驱动就像是冲浪板带着你在浪尖上冲浪一样。”

2012年,NASA的物理学家哈罗德·怀特公布了一个堪称惊天动地的消息:他所领导的研究团队正在研制这种超光速引擎。怀特表示,一旦曲速宇宙飞船真正面世,只需两周便能到达距离太阳最近的恒星系南门二,南门二距离太阳约4.37光年远。

超光速可以回到过去吗

但切莫高兴得太早,实现这项技术面临着几个问题。首先,它将需要一种特殊的物质,其拥有负质量,可以让时空压缩或膨胀。戴维斯表示:“物理学原理并不禁止负质量,但目前我们还尚未发现这样的材料。”另外一个问题是,2012年,澳大利亚悉尼大学的研究人员发表文章指出,在进行这样的飞行时,“曲率气泡”会不可避免地与宇宙中的其他物质相互作用,从而聚集大量的高能粒子,有些粒子会“偷偷潜入”气泡内并对飞船产生致命辐射。

如此看来,因为生物学上与生俱来的脆弱性,我们是否会被永远地困在亚光速水平上?这个问题的答案将不仅关乎能否创造新的飞行速度纪录,也关乎人类这一物种能否进行星际旅行。

但米尔斯仍对超光速飞行满怀希望,他认为,随着人类研制出越来越先进的抗加速度服以及微流星体防护技术,人类将能以前所未有的令人惊骇的速度,在浩渺的宇宙间遨游。他说:“如果未来的物理学发现这种技术是可能的,那么,这种技术能让我们以前所未有的速度飞行,也将让我们研制出新的、令人难以置信的保护措施。”

身体将成为短板

然而,就目前来说科学家挑战的40000公里/小时的速度都遇到了巨大的困难,要想达到这种速度,我们都必须慢慢加速。对于人这种生物来说,加速和减速过快都可能带来致命的伤害:只要想想撞车时,车的速度在几秒钟内从数百公里/小时下降到零给人体带来的严重伤害,我们就会不寒而栗。

牛顿也表达过这样的概念:任何物体在不受任何外力的时候,总保持匀速直线运动状态或静止状态,直到有作用在它上面的外力迫使它改变这种状态为止。这一定律被称为牛顿第一定律,也就是所谓的惯性定律。布瑞表示:“对于人体而言,匀速是好事,我们要担心的不是速度,而是加速度。”

100多年前,飞机问世,尽管飞行员可以在高速飞行中变换各种动作,但很多飞行员后来都报告了与速度和方向改变相关的一些莫名其妙的症状,包括短暂的视力衰退、身体变得沉重或失重等。后来大家都知道了,造成这一现象的“幕后黑手”就是加速度,或者直接就用多少个g来表示,一个g相当于地球的引力施加在有质量的物体比如人体身上的加速度,即重力加速度,约为9.8米每平方秒。

引力的方向都是垂直的,从头指向脚或相反,对于飞行员和乘客来说,这绝对是一个坏消息。当引力为负值时,血液从人的脚部聚集到头部,导致头部出现肿胀的感觉(我们倒立时也会出现这种情况),此时,人满脸通红,眼球充血。反过来,当加速为正值时,血液从头部蜂拥到脚部,在极端情况下,人的眼睛和大脑会缺氧,从而出现视力模糊等症状,严重时可能会导致完全失明,这种情况在专业上被称为“加速度引起的意识丧失(GLOC)”。

一般人大约能承受从头到脚方向5倍重力加速度带来的影响,超出这一限度就会陷入昏迷。而受过专业训练并穿着专业飞行抗压服的飞行员,则能在9倍重力加速度的影响下仍然意识清楚地操控飞行器。总部设在弗吉尼亚州的美国航空航天医学协会的执行主管杰夫·斯文特克表示:“短时间而言,人体能承受远超9倍重力加速度的影响,但如果持续时间过长,就很少有人能承受得了。”

如果只持续很短时间,人体可以耐受非常强大的加速度而不会造成严重伤害。目前的这项纪录保持者是美国空军上尉小艾利·贝丁爵士。在1958年的一次火箭发动机实验中,他的胸部加速度计显示了82.6倍重力加速度的惊人数值,当时他乘坐的安装了火箭发动机的滑轨器在0.1秒内从零加速到了55公里/小时,这导致他当场昏迷,但清醒过来后,他发现只是背部有些许擦伤,这是一次对于人体耐受力的绝佳展示。

执行不同任务的宇航员都曾经受过较大的加速度:一般在发射和返回地球大气层时,他们需要承受3到8倍重力加速度的影响。如果加速度的方向是前胸向后背的,此时的加速度基本无害人畜,因此我们可以看到,在绝大部分的飞船设计中,都会将宇航员们束缚在座椅上,使其面朝飞行方向,这当然是非常科学的设计。

而一旦飞船在轨道以2.6万公里/小时的速度巡航,宇航员将不再感受到速度的存在,就像我们坐在高速飞行的客机中感受不到速度的存在一样。

所以,在未来提升宇宙飞行速度的同时,我们更多的是需要对宇航员的保护。因为他们所承受到底耐力极限或将成为未来宇宙飞行速度的最终短板。返回搜狐,查看更多

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