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[国际新闻] 从物理角度看星际迷航:未来人类如何飞行

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发表于 2009-6-3 14:19 | 显示全部楼层 |阅读模式
老杨团队,追求完美;客户至上,服务到位!
一个虫洞的模型。如果要从宇宙中的A地飞行到B地,传统飞行路线较长,而利用虫洞则可以快速抵达) o7 _1 A" w' _+ }& Y! {# G6 V

) i9 y9 r$ ~* o3 D3 M5 Q0 L  霍金坐在轮椅上指出,理论的革新可能使太空旅行的速度获得革命性进展,继而使开拓外星殖民地成为可能。“科学幻想可在一瞬间使你到达目的地,”霍金说,“不幸的是,这将违背科学法则。科学法则说,任何事物的速度都不能超过光速。”3 U$ }9 ?( _* p! y% T, j
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  1905年,爱因斯坦发表了《论动体电动力学》一文。这极大地激发了科幻想象,但也制造了一个无情的梦魇———任何物体相对运动速度不可超越光速。不过,超光速旅行依然是人类对宇宙畅游最美的一个梦。科幻片《星际迷航》已经率先超越爱因斯坦。
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! k' g; F/ V5 O- l  1 翘曲飞行+ K; w7 Q) D0 a, Y

5 h1 [4 b: L/ ]$ a5 h  瞬间到达目的地
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4 b0 d$ x4 p* q  为了实现超空间旅行,五花八门的幻想特技在《星际迷航》中轮番上阵———翘曲飞行(Warp Drive)、虫洞、三维传输器、全息幻觉甲板等等。
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  对观众来说,翘曲飞行是一种炫技;但对“企业号”来说,这是它的基本技能。为了故事情节的需要,主角必须在光年量级的银河系中,迅速地从地球到达另一星球。
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$ H8 C" [1 L# J+ x3 K% l  企业号的翘曲飞行,是将普通空间中距离甚远的出发地和目的地,在高维空间上重叠在一起,从而来实现超光速旅行。在上海交通大学教授江晓原和他的一名博士生穆蕴秋合作的论文中,他们指出在《星际迷航》的专门技术手册中甚至能看到制作者为“企业号”翘曲飞行编写的基本公式。随着电视新系列的推出,企业号的升级换代,这个公式还被不断加入新的参数来进行修正和完善,尽管它从未直接在电视画面中出现过。
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8 k; h9 U/ ~& [& {  科普作家张旭表示,从柏拉图到牛顿再到爱因斯坦,虽然物理学概念理论已经天翻地覆,“但支撑物理学的因果律岿然不动”。比如,炮弹要先打出炮膛才能击中敌人,不可能炮弹先击中敌人再打出炮膛,相对论不允许超光速,“因为超光速破坏因果律,物理的逻辑性就消失了。”
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  《星际迷航》聪明地使用了翘曲飞行,既不破坏因果律,又实现了超光速。表面上,它是在很短时间里到达光速都到达不了的地方,实际上飞船在负能量密度的奇异物的支持下,改变空间物理结构、建立捷径缩短空间距离,让太空船在时间上“打败光速”航行。
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: u9 y6 u7 w6 U) V) Y' I( K  尽管,《星际迷航》的翘曲飞行是个幻想,却依然在点燃科学家的热情。近日,贝勒大学物理学副教授克利文(Gerald Cleaver)及其博士后研究员奥伯塞(Richard Obousy),制定了一项雄心勃勃的计划,试图让《星际迷航》中展现的翘曲飞行向现实迈进一步,当然他们成功的可能性依然微乎其微。1 F$ A6 i3 ]' u( @/ N

: y8 L: a6 D4 d, C- g/ t  2 虫洞  C7 Q5 v5 E  ?& P: x
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  在宇宙中“穿越”
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1 F0 u4 `# a' U  美国理论物理学家索恩(Kip Thorn)提出的著名“虫洞”理论和翘曲飞行有异曲同工之妙。! ]: P+ ]6 I1 C  v3 N/ i6 D- Y
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  “虫洞”的性质很早就被讨论过了。江晓原与穆蕴秋指出,1916年,爱因斯坦广义相对论发表后的几个月,史瓦西在爱因斯坦引力场方程里发现了一个解———著名的史瓦西解。1935年,爱因斯坦和其学术助手罗森在一篇论文中,把连接宇宙中两个遥远区域之间的假想通道称为“桥”———后来这被称为“爱因斯坦-罗森桥”,也就是“虫洞”。  A' v- v: }# B
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  科普作家张旭举例说,假设我们生活的普通宇宙是一个苹果,人类是生活在宇宙表面的虫子。他们只有能力在表面爬来爬去,如果有一天他们认识到他们说明的果面是曲面,并且具备了咬穿果面的能力,虫子在苹果里“咬”了一个洞。那么,从一地到另一地的距离就也要比果面距离短很多。我们的宇宙未必就是平直的、朴素的,有可能存在更高维的空间。地球距离织女星是26.5光年,但若通过一条虫洞连接它们的话,也许就才1千米。
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  不过,以虫洞来进行超光速旅行所面临的问题,那就是怎样保证虫洞的开放时间。索恩的最终设想是以具有“负能量密度”的奇异物作为保持虫洞持续开放的物质条件,由此虫洞将被改造成违背因果律的时间机器用于星际航行。“此外,用两个黑洞来作为虫洞也成为一种假设被提出。”中国科学院理论物理研究所研究员李淼指出。
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  3 光波传送
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  回到过去,飞往未来# h1 t- O0 z# B6 f1 p  ]1 e3 |

/ T* y0 t5 k8 W0 _, P& n2 |8 G  《星际迷航11》中,年少不羁的寇克被分解成“量子”,被放逐到雪地里,遇到怪物袭击,意外地见到了老年史巴克。( b7 \( g8 c; q) _. o% W
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  寇克的这一奇遇之旅是“企业号”的“光波传送系统”实现的。这一高科技传送装置也是一时间机器,能让企业号的成员到达任何地方。这一装置是虚构的。可为了实现时间旅行,众多的时间机器被设计出来。而其相关理论都源自这样一个观念:和构成空间的三个维度一样,时间也是一个可变的维度。8 k4 B' l+ V+ ~  G' A; y
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  1905年之前,物理学家们认为,时间如同一支射向未来的箭,射出了就不会转向。而要想让时间倒转,就需要超光速。然而,光速是一个无法逾越的极限。李淼指出,无论是经典力学还是量子力学,光速都是无法超越的。然而也有特殊情况,那就是在量子力学范畴中的纠缠态。量子物理学认为,一对相互作用的微观粒子可能有着某种特定的联系。对其中一个粒子作用,可能同时对另外一个同时产生影响,即使两者已经相距很远。很显然,这种同时作用超越了光速。
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  与此同时,科学界无数的假说在破解着超光速的难题,从而为时间机器的超光速之旅找到依据。1937年,荷兰物理学家J. van Stockum从爱因斯坦场方程中得到一个解,指出有一根快速旋转而又无限长的柱体重力场。这样一个场将会违反因果律,它允许出现连接两个时空的闭合类时间曲线。1949年,奥地利数学家哥德尔(Kurt Godel)发现一个爱因斯坦场方程的解,描述了一个旋转但既不膨胀也不收缩的全宇宙。从理论上而言,它允许时间旅行。当然,我们观测到的宇宙正在膨胀,但并没有呈现出转动。李淼指出,尽管现在出现了一些对爱因斯坦场方程的解,但目前对于时间机器的假说中大都是关于这种闭合的类时曲线。
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; s' I$ [2 }$ M% j5 D  ■ 外传: g' I# K* f" s; A: N% o$ l/ u+ h

5 j/ P. y9 O  P! Q$ i  现实版《星际迷航》( {( h: T3 U% z8 H. V8 B; G9 n
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  科学与科幻总是在双向推进。出现在科幻影片中的一些高科技正逐渐变成我们的现实。下面就是《星际迷航》给我们带来的几项具有现实意义的技术。( U/ r) i; q8 k

+ Q0 N0 \. r( O: f  ●军用激光枪
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- v  L6 `8 ?: ^( T6 Q8 J* N8 x  “单兵便携式非致命激光步枪”是由美国空军研究实验室定向能总部研制成功的。它采用一种带有两个不同波长的激光系统可使敌人暂时失明。它与《星际迷航》中的光炮来福枪颇为相似。
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  ●透明铝盔甲
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- X2 Z& ]3 j+ N/ y- E( ^  透明铝盔甲(铝氧氮化物,ALON)已被美国军方作为一种轻型、高强度材料进行测试。ALON是一种类陶瓷材料,具有非常高的耐压强度和耐久性,比传统玻璃钢材料的性能更出色。《星际迷航》中的透明铝材料与ALON有着相似之处。
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  ●宇宙银河间准货币
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5 `/ C8 h# O% v+ q* q  《星际迷航》中宇航员他们需要用钱来购买货物和享受各种服务。宇航员在未来真实太空生活中将用到“宇宙银河间准货币”(QUID),这是科学家专门给未来星际游客使用的太空货币。据称,1 QUID可兑换6.25英镑。3 _, F3 u6 @) @2 W( O

4 g: j. J- S5 d+ E- N  ●语言翻译器
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, W% Z/ v  V, R) R$ F  《星际迷航》中“企业”号成员经常会接触星系中其他智能生命,当遇到不同星球的语言时,他们会使用“宇宙翻译器”将外星语言翻译过来。在现实中,美军在伊拉克使用的Phraselator翻译器也能够进行语言翻译。
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& P9 g, q( s6 h3 W. E, M) s6 ^  新知专题采写/本报记者 李健亚. v5 w8 t1 W, F) m# D% b
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  本专题感谢:& ^, H' R, O: Z: W" y5 o
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  李淼(中国科学院理论物理研究所研究员) 江晓原(上海交通大学科学史系主任)
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  穆蕴秋(上海交通大学科学史系博士生) 张旭(科普作家) 瘦驼(科普作家)
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 楼主| 发表于 2009-6-3 14:23 | 显示全部楼层
本帖最后由 今夜无语 于 2009-6-3 15:24 编辑 + J2 }( @, x. d' n. Z

! Q! b, H6 `5 |/ j* z8 H, C这两篇一起看----能看出门道的请加我为好友。
6 K; Y: e, {; z1 b8 `; y" P[url]http://www.edmontonchina.cn/viewthread.php?tid=212857
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 楼主| 发表于 2009-6-3 14:53 | 显示全部楼层
这个选题比较偏。理解!
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发表于 2009-6-3 16:00 | 显示全部楼层
老杨团队 追求完美
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发表于 2009-6-3 16:36 | 显示全部楼层
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发表于 2009-6-3 16:51 | 显示全部楼层
看来楼主的梦想都比较时髦。以前老怕你出家为尼呢,现在看来是多虑了。因为有梦想说明你和我们大家一样都是俗人,而俗人是不会看破红尘的。
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 楼主| 发表于 2009-6-4 05:57 | 显示全部楼层
老杨团队,追求完美;客户至上,服务到位!
我的三大梦想:出家,宇航,爱情----最后一个早已经死心,中间一个决定了我的专业以及后来的死心,现在还剩最后一个儿时的梦想了,兄弟,如果我最后能够出家你该为我高兴! 7 ~, D. \' F2 W% P/ M
我知道你的意思,但是如果我的后半身还是像前半生一样,那就不要后半生了!!!
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 楼主| 发表于 2009-6-4 06:13 | 显示全部楼层
千万别让我全死心了!拜托拜托1
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发表于 2009-6-4 11:26 | 显示全部楼层
大美女出家了,就是浪费资源,男人一般都希望丑女出家。既然自己都说是有三梦想了,那我们就放心了。你的第一个梦想就留着下辈子吧。女人什么时候都有男人追求,都有男人疼的,你就把心思放在怎么勾引男人上,保准很快就找到爱情了,可惜你成天尽琢磨那些没用的,比如出家呀;航天什么的,这样可不好。什么时候你自我感觉良好了,感觉自己还像个小姑娘,你就正常了。我们都会替你高兴的。
+ M: O/ \0 V" G$ L# }2 S3 bte]我的三大梦想:出家,宇航,爱情----最后一个早已经死心,中间一个决定了我的专业以及后来的死心,现在还剩最后一个儿时的梦想了,兄弟,如果我最后能够出家你该为我高兴! 7 `& N7 _. a9 z# C7 L
我知道你的意思,但是如果我的后半身还是 ...
' s! c1 ~( Y* w7 [今夜无语 发表于 2009-6-4 06:57 [/quote]
理袁律师事务所
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 楼主| 发表于 2009-6-4 12:38 | 显示全部楼层
老杨团队,追求完美;客户至上,服务到位!
你不知道啊,男人一沾我就都发了。我一沾男人就倒大霉了----这就叫尼姑命!' K* f% H9 N9 V/ E6 w
算了,这么严肃的地方不跟你讨论这个问题。看来我是知音难觅!
鲜花(120) 鸡蛋(0)
发表于 2009-6-5 13:55 | 显示全部楼层
很喜欢看宇航和科幻的东西~~~~~
鲜花(0) 鸡蛋(0)
发表于 2009-6-5 21:44 | 显示全部楼层
本帖最后由 purifiedmind 于 2009-6-5 21:47 编辑
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我的三大夢想:出家,宇航,愛情----最後一個早已經死心,中間一個決定了我的專業以及後來的死心,現在還剩最後一個兒時的夢想了,兄弟,如果我最後能夠出家你該為我高興! & L' R5 N- P* g3 J, n; n# o
我知道你的意思,但是如果我的後半身還是像前半生一樣,那就不要後半生了!!!
: V. ^* ?9 L1 T, L' k+ U' s# Y3 C0 ]今夜无语 发表于 2009-6-4 05:57

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$ `+ \+ n; g7 v3 N+ {今夜無語,很欣賞你的夢想。
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以我之見,不要自輕,如果「愛情」能轉化為「博愛」的話,你的三大夢想都是廣結善緣的大願心。/ v  N& N' K- P5 s* L/ d" A' k8 m
「出家」-- 為了與眾生結緣 -- 眾生無邊誓願渡。5 l) B( a4 w+ T  `6 H
「宇航」-- 為了與眾環境結緣 -- 讀萬卷讀,行萬里路,結萬種緣。
" M. a  `: p* ^( i1 B「博愛」-- 亦為了與眾生結緣 -- 以大悲心起,愛護眾生。
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喜歡「宇航」其實亦是很實際的愛好,宇宙如大虛,廣大得不能用言語來形容。宇宙是深奧浩瀚,如果能暢遊,看到無邊的星河系,肯定是一快事。虛空亦是,只要放下執著,修到心懷虛空,一定是無上智慧者。金碧峰禪師的偈語便是相當精彩:「若人欲拿金碧峰,除非鐵鍊鎖虛空;虛空若能鎖得住,再來拿我金碧峰。」故事是金碧峰禪師入定久久不出,小鬼要索命,欲引他出定,便玩弄金碧峰禪師平時最自以為傲,皇上賜與的玉砵。金碧峰禪師即從定中而出,立刻打破了玉砵,留下偈子,再入定中,連閻羅王想捉他,也會拿他沒有辦法。' q, q7 i$ U- n$ \& E1 i4 W( J
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佛陀是智者,一句:「佛觀一弧水,八萬四千蟲」已令人咋舌其甚深科學化。現在科學進步了,要移民到別的星球,暢遊大虛將會是可能的事。西方極樂世界亦可能是外太空之地,阿彌陀佛淨土也可能是太空某大星河系中一大星球。何不搜索太空資料,看看佛教所提到的三十三天是在何處?須彌山又在何處?阿彌陀佛淨土又在何處?
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 楼主| 发表于 2009-6-6 06:56 | 显示全部楼层
同言同羽 置业良晨
感谢!很精辟!
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