實(shí)現(xiàn)星際航行夢想的理念

■ 王姍姍

在這篇文章中，我簡要描述一下近幾年來關(guān)于星際旅行的一些基于現(xiàn)有科學(xué)的觀念：

·蟲洞傳送

·阿爾庫比埃爾的“曲速引擎”

·負(fù)質(zhì)量推進(jìn)

·米利斯的“太空驅(qū)動器”假說

蟲洞傳送

正當(dāng)你覺得迷惑不解的時候，物理學(xué)家就想出了蟲洞，其理論依據(jù)如下：

盡管狹義相對論認(rèn)為，在時空內(nèi)任何物體的速度都小于光速，但是據(jù)我們所知，時空本身可以被扭曲。雖然這種扭曲需要耗費(fèi)巨大的物質(zhì)或能量，但在理論上是可行的。我們來做一個類比：一支鉛筆在紙上的移動速度是有限的，但是如果能夠移動或改變紙張，則會有不同的結(jié)果。就蟲洞理論而言，使空間扭曲（將紙張折疊）使原本分離的兩點(diǎn)連接起來，這樣就速的基礎(chǔ)上，而這一點(diǎn)目前尚未證實(shí)。第四，如果前面這幾個問題都還不夠棘手的話，我們又會面臨這樣的問題：這些設(shè)想都會引起和蟲洞理論一樣的難題——時間旅行悖論。

負(fù)質(zhì)量推進(jìn)

研究顯示，可以通過正負(fù)質(zhì)量來創(chuàng)造持續(xù)推進(jìn)效應(yīng)，這在理論上是可行的，這種方案不違反動量或能量守恒定律。關(guān)系到該設(shè)想成立的一個重要假設(shè)是，負(fù)質(zhì)量具有負(fù)慣性。正物質(zhì)和負(fù)物質(zhì)相互作用的結(jié)果是二者在同一方向上持續(xù)加速。這種概念至少可以追溯到1957年邦迪關(guān)于負(fù)質(zhì)量特性的分析，20世紀(jì)80年代，溫特·伯格和弗沃德在推進(jìn)的環(huán)境中又一次進(jìn)行了探討。

關(guān)于負(fù)質(zhì)量物理學(xué)、負(fù)質(zhì)量是否真實(shí)存在或者負(fù)質(zhì)量在理論上是否能站住腳，都是一個未知數(shù)。但是，已經(jīng)有人提出了在尋找蟲洞的天文證據(jù)中搜尋負(fù)質(zhì)量的方法。

米利斯“太空驅(qū)動”假說

“太空驅(qū)動”可以定義為一種理想化的推進(jìn)形式，利用質(zhì)量和時空的基本特性在太空的任何位置創(chuàng)造推進(jìn)力，無須攜帶或排出反應(yīng)物質(zhì)。這樣一來就繞過了對推進(jìn)劑的需求，這對空間旅行來說意味著一場革命。米利斯模擬并分析了各種太空驅(qū)動假設(shè)以發(fā)現(xiàn)并解決其中具體的問題，使這些方案能夠合理可行。

下面，我對這些方案進(jìn)行簡要介紹。要注意的是，這些概念都是純粹的假設(shè)構(gòu)想，旨在闡明我們目前所面臨的問題。我們必須找到一種方法：由某種運(yùn)載工具創(chuàng)造并控制作用于自身的非對稱外力且無須排出反作用質(zhì)量，并且在此過程中該方法必須滿足守恒定律。只有這樣，這些太空驅(qū)動的設(shè)想才能變成現(xiàn)實(shí)。

差動帆假說：類似于一個理想的輻射器傳感片，從反射面到吸收面存在輻射壓力凈差。在這一構(gòu)想中，需要假設(shè)太空有某種形式的各向同性介質(zhì)背景（如真空飄移或宇宙背景輻射）持續(xù)不斷地沖擊帆的各個面。

二極管帆假說：類似于二極管或單向鏡，空間輻射穿過一個方向，從另一個方向反射回來，產(chǎn)生輻射壓力凈差。

感應(yīng)帆假說：類似于液體中的壓力梯度，帆后側(cè)的太空沖擊輻射密度高，而前側(cè)的沖擊輻射密度低，因而在帆周圍形成輻射壓力凈差。

徑向驅(qū)動假說：此概念考慮通過并置穿越飛行器徑向?qū)χ玫膱鲈磩?chuàng)造太空背景無向性的現(xiàn)場梯度（如重力勢）的可能性，完全類似于負(fù)質(zhì)量推進(jìn)。徑向驅(qū)動也可被看做類似于在空間介質(zhì)中創(chuàng)造壓力源，就如同感應(yīng)帆所設(shè)想的那樣。

間距驅(qū)動假說：此概念考慮標(biāo)量勢中的某種局部傾斜感應(yīng)穿越飛行器，并對飛行器產(chǎn)生作用力的可能性。相對于前述的徑向驅(qū)動，這種傾斜被認(rèn)為在沒有一對點(diǎn)源的情況下也可以形成。目前尚不知道是否能夠制造這樣的效果以及如何制造這樣的效果。

偏置驅(qū)動假說：此概念利用運(yùn)載工具改變空間本身特性的可能性，例如改變引力常數(shù)以產(chǎn)生局部推動力梯度。修改引力常數(shù)得到局部非對稱性偏向力，類似于間距驅(qū)動假說中產(chǎn)生的局部梯度。

分離驅(qū)動假說：此概念考慮一個場源及其反應(yīng)場源之間分離的可能性。通過空間移位，反應(yīng)劑被轉(zhuǎn)移到場源斜坡點(diǎn)，因此對場源和反應(yīng)劑產(chǎn)生反應(yīng)力。盡管相關(guān)資料明確表明，場源、反應(yīng)劑和慣性質(zhì)量屬性不可分離，但未來任何與之相反的證據(jù)都將會對推動力應(yīng)用帶來革命性的意義。