經常在科幻劇中聽到飛船光速,超光速飛行,它不怕被撞或撞上行星隕石嗎?

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別看太空滿天繁星,但其實整個宇宙都是空蕩蕩的。太陽系內部還存在了少許小行星,但和太陽系相隔了4.2光年的比鄰星之間,卻基本上是空無一物的。所以即便飛船的飛行速度很快,撞到行星的概率也基本為零。這還是在銀河系內部,如果出了銀河系,那麼宇宙空間更是廣闊無垠,星球存在的概率基本為零,所以完全撞不上任何星球。




我們都知道旅行者一號是人類最快的太空飛船,其速度是17千米/每秒,達到音速的50倍,如此高速飛行了40多年也沒遇到任何障礙物,充分說明了宇宙空間完全是“空蕩蕩”的。流浪地球裡面,流浪計劃也是準備把地球加速到千分之五光速,如此快速也沒見地球會撞擊到什麼東西。



就像中微子以亞光速飛行,但是卻可以輕鬆穿過看似“緻密”的人類甚至地球,因為原子來說對於中微子都顯得“空空”的。而超光速飛船也是一樣,整個宇宙對其來說就好像空無一物一樣,當然了,除了宇宙太過於空蕩之外,超光速飛船本身還具有保護罩,可以抵禦行星撞擊。而且實現超光速可以利用曲速引擎或者撕裂空間,進入時空隧道進行,這樣也不會遇到行星,所以也沒有撞擊危險。


科學探秘頻道


這是個好問題,也是人類未來星際航行需要考慮的問題。

超光速飛行是什麼?

科幻劇裡描述的飛船光速飛行,或者超光速飛行,有個專門的科幻名詞描述的,即“曲速飛行”。

另外超光速飛行的描述,還有另一個名詞,叫“翹曲飛行”,但這兩個飛行並不完全等同,它們的原理有些差別,稍後會說。

以下的討論主要以“曲速飛行”來談,這種飛行也是我們科幻片裡最常見的超光速飛行。

但無論是哪種超光速飛行,都必須彎曲時空。

下面這張圖是經典科幻電影《星際迷航》星際聯邦定義的曲速飛行等級和光速的關係(光速=299792458m/s)

其中的ω就是曲速等級,s為光速的倍數。

等級10為最高等級,沒有列出,是為無窮大,曲速飛行也達不到。

曲速飛行的原理是?

曲速飛行簡單來說,是通過能量彎曲壓縮飛船飛行方向的空間,膨脹後邊的空間,依此來推動飛船的超光速飛行,造成的效果作用如下圖。

記住,愛因斯坦的相對論是禁止了超光速飛存在,但只是物體的速度,而空間運動的速度並不受限於相對論的框束。

當然,我們實際的飛船也確實是需要通過某種類似氣泡的能量場來保護,否則把自己彎曲了還得了。


上面提到的“翹曲飛行”,也叫“埃爾庫比飛行”。它是廣義相對論的推斷,原理只是彎曲塌陷飛船飛行方向的時空,和所謂的“曲速飛行”有一丁點的差別。實際上,作為科幻術語,兩者基本可以等同,不用刻意去區別。

飛船曲速飛行就可以躲避行星隕石嗎?

這個問題其實在未來是需要考慮的,但有時候這問題又不是表現的那麼關鍵要害。

首先,對於廣袤的宇宙,在星際空間是很多地方几乎空無一物,密度低到每立方米幾個原子,所以飛船並不是飛行在隕星之間的。


但流浪隕石行星的,也還是有的,或者當飛船在恆星系中時,隕星彗星密度可能大一些,但也不是密密麻麻的。

參考似乎都飛出太陽系的旅行者一二號至今還沒受到什麼大的撞擊的事實,你可以得出一部分答案的。旅行者一二號相當於“遙控飛行”,而這個是“駕駛飛行”,所以更好躲避隕石的。

但隕星密度低,飛船能躲避,都不是保證飛船能超光速飛行的關鍵。甚至有時由於速度高,有時候就沒法採取躲避措施。

真正保證飛船能安全超光速飛行,最重要的還是“曲速泡”——一種強大的能量場的保護。

這種能量場都能抵抗空間的彎曲,區區隕星撞上了可以瞬間氣化。


擋不住的熵增


不怕,光速或者超光速肯定不是常規移動了。具體怎麼計算我剛才回答過一個子彈毀滅地球的的問題。(腦洞問題,不考慮總能量限制為mc^2,不管他怎麼加速到這麼快的)

就是比光速慢每秒一米的子彈,相當於三千顆大型氫彈。如果是宇宙飛船,達到這個速度之前,所需的能量已經超過了把飛船自身全轉化為能量的總和。所以飛船肯定不是這麼推進實現移動的。

那麼就涉及到我們在科幻電影裡面看到的躍遷引擎或者說曲率引擎。

不用網上搜躍遷引擎了,某百科這個詞條都是我寫。躍遷引擎說白了就是白你周圍的空間摺疊,你和飛船連帶著周圍的東西一起折過去。你根本不路過原先路徑上的天體,所以撞不上去。



蛋科夫斯基


這是一個科幻問題,因為迄今為止,光速飛船在理論上都是不可能達到和超越的。

這是因為這個設想違背了愛因斯坦狹義相對論光速限制定律,這個定律已經被無數觀測發現和實驗數據所證實,如果有一例反證才能使這個理論破產,但遺憾的是,沒有。

愛因斯坦的偉大之一,就是發現了這個宇宙能量和質量、速度之間聯繫的本質,這個偉大發現的簡單表述就是E=mc^2,E為能量,m表示質量,c表示光速。這幾種宇宙存在能夠相互轉換,人類如果能夠完全洞悉其中的奧妙,就將到達一個新的文明高度。

一個很小很小的粒子,比如質子,如果達到光速,其動量都會達到無窮大。什麼是無窮大?就是整個宇宙質量也不是無窮大,這就是一個悖論,一個無法超越的悖論。所以任何有靜止質量的實體都無法達到光速,更別說飛船了。

但既然是科幻,既然假定有超光速飛船,那麼怎樣來躲避宇宙種的天體和小行星碎塊呢?我想這既然是科幻,我們也不妨來科幻一下。

首先,在太空星際物質是很少很少的,恆星與恆星的距離都是很大的,都是以光年計。有人比喻我們太陽系與最近距離恆星比鄰星之間的4.22光年距離,就好像1000公里距離的兩枚小小硬幣,這兩枚硬幣之間都是虛空。

飛船在這1000公里顯示的大小就不如一粒灰塵了,因此要在這種虛空中撞上另一粒灰塵,那就比中大獎的機率小多了。當然一旦需要進入某個恆星系統,就要提前減速了,在這種多天體和隕石系統裡,就不能光速前進了。

其次,既然都已經掌握超光速飛行技術了,導航和防護措施當然也應該同等級提升吧?君不見,科幻片中那些高級飛船都有所謂的“防護盾”,這些依靠巨大能量場形成的“防護盾”就是對付這種撞擊風險的,甚至很夠阻擋住核彈攻擊。

但如果嚴格按照速度與動量關係測算,在光速飛行的狀態下,一顆子彈都有幾千顆氫彈威力,所以這種防護也是抵禦不了多大天體撞擊的,頂多只能對付空間小碎片撞擊。真正的防護可能還是要預防,在導航定位設定中,就已經把路途的障礙提前規避了。


實際上這些光速甚至超光速飛船的幻想按照人類現有掌握的理論都是不現實的。現在頗有爭議處於科幻和預期矛盾中,突破深空航行速度瓶頸的希望是曲速引擎。

這種技術是通過曲速引擎扭曲摺疊飛船周邊時空,實現在摺疊空間跳躍。注意,這種技術到達目的地的方式是“跳躍”而不是飛行。這種“跳躍”理論上可以達到甚至超過光速若干倍。

這實際上也是愛因斯坦廣義相對論時空彎曲理論的應用。這個理論認為質量對周邊時空會造成擾動,這種擾動就表現為時空彎曲。根據質能轉換原理,只要有足夠的能量,就能夠對時空進行彎曲。具體運用在宇宙航行上,就是在通過曲速引擎在飛船周邊製造一個時空泡,把前方的時空摺疊,就像一張紙摺疊起來,就可以從這個邊一步跳到那個邊,省卻了中間巨大的空白移動。


這種移動因為沒有實際飛過整個空間距離,而是直接從一頭跳到另一頭的目的地,因此就可以避免所謂航行中撞上隕石什麼的了。

但這種理論目前還處於論證和科幻階段,爭議的焦點在能量的解決。持否定態度的科學家認為,一艘飛船要實現摺疊時空前行,所需能量要達到1顆木星質量全部轉化為能量,這種能量需求是人類不可能解決的;持樂觀態度的認為只要在飛船周邊製造一個時空泡,並不需要那樣大的能量,而且只需很少的能量就能夠達到。

還有些科學家認為,人類如果能夠獲得足夠的反物質,或者能夠充分利用暗能量的力量,曲速引擎就不是夢想。

看起來這個科幻中的事物正在漸漸走到現實中,一些世界頂尖研究機構,比如美國國防部就已經開始探討這項技術的可行性,兩名科學家向國防部遞交了一份34頁推進技術研究報告,標題為“曲速引擎、暗能量和利用額外維度”。

對此時空通訊也持有樂觀態度,願與大家一道關注和期待。

時空通訊專注於老百姓通俗的科學話題,歡迎大家共同探討。


時空通訊


先得明白光速是怎麼產生的,為什麼不可能超越光速。

光速是物質最基本的運動機制的反映,物質的形成,就是物質本身的互動往復束縛了這個互動速度而形成了物質本身的結構關係。

光速是連鎖反應關係最直接的呈現,自動演繹無窮的過程。

達到光速的物質,本身都要產生這種連鎖反應才能達到這個速度,即物質自身的結構就全部發生連鎖反應的變化了,要把一物體加速到光速,它得使自身發生連鎖反應才能達到這個速度,這也就是要施加無窮的動力的原因。

光的全息關係的展現,這也就是光的互動以連鎖反應演繹的無窮才形成分形關係而呈現出全息效應。

你在自然觀察中,唯一能夠真正看到正在展現無窮的演繹關係的,就是光。

你現在看的手機屏幕前的每一個光點與片段都包涵整個屏幕的信息,這就是連鎖反應往復交互又形成連鎖,光在其分合連同的連鎖反應過程中,它的每一個微小的片段都包涵了其交互連續與連鎖過程的所有信息!

孔子把這個自然最簡單的觀察解析為河圖。河是以水的彙集與承載並驅動著水,圖是大像中間含小像,小像中間還有像,這些小像互動相應,往復相回,分合連同的連鎖與疊加交互再發展的分合連同的往復,傳播成一幅相同的像。你只需要明白繁體字的圖是怎麼寫的,就能夠明白光的運動關係是怎麼回事了,其實全人類文明史上把光的運動關係解析出來的,並不是你現在所知道的那些物理學家,其實他們都沒有把光的運動關係解析出來,只有孔子是完整的把光的運動機制解析了出來,並做了一套數學,這套數學,就是後來發展的隸楷文字的系統化設置規範章法。

在自然觀察中,唯一能夠確定觀察到在演繹無窮並且皆保持一個相同的運動機制的觀察,就是眼前正在展現的光。

解析了這個演繹無窮並且皆保持一個相同的運動機制的運動關係,宇宙就沒有了秘密,就可以以這個解析數學去推演一切。

孔子用這套解析數學設置並規範了文字的系統化設置規範章法,這就是古人造字以紀數。

這套數學解析方式其實非常簡單,繁體字數的左邊,就是數的關係式,右邊是數的演繹式。

女上面是四分系二合的往復連續,這是自動演繹無窮,女是交互系同一,以交互發展分合連同又繫於交互往復形成的擴展與收斂。分解為四個連續關係,畫一個框架,左四分右二合,上交三,下同一。漢字系統化設置規範,筆畫首先就是這個關係框架對應關係過程的指針。

再看周易上面的文字,這些文字其實都是以數學關係式構建出來的推演關係的文字。。。

這上面的文字其實每一個筆畫與組合都是方程與關係過程的推演。。。

沒有任何一個物理學家與數學家告訴你,自然光傳播像的展現關係也是全息的,如果不刻意提醒,任何人都對這個就在眼前展現的無窮毫無感覺。。。

歷史發展到現在,檯面上已經沒有任何一個人告訴你漢字是有嚴格的設置規範章法的文字。

漢字的系統化設置規範章法,才是孔子的學問!

這套文字的設置規範章法,背後的那套數學,就是解析光傳播像的全息展現關係。解析自然展現的無窮,去解析物理學最基本的運動關係,去推演宇宙。


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這個問題前提是光速飛行,沒有提及是以什麼方式達到光速的,如果是以曲率或者摺疊空間的方式達到光速的話,會不會撞上隕石或者行星這個問題就要另做考慮,我們這裡只簡單的根據題面所給出的條件分析一下這個事兒。


要說會不會怕光速飛船飛行時碰到物體?答案是肯定的,肯定怕碰到,因為光速航行的飛船碰到宇宙中的物體後,哪怕只是一顆小小的隕石也會在相對論的原理下產生毀滅性的後果,那為什麼影視劇中的光速飛船不考慮這種情況的發生呢?

飛船在宇宙中飛行時不管是達到光速或者無限接近光速,發生碰撞的情況都是小概率事件,這個概率小到幾乎可以忽略不計,因為如果從大尺度觀察宇宙的話宇宙基本是一個空曠的空間,它可以空曠到什麼程度呢?好比在我們地球上已知的最大的海比喻的話,宇宙就是這個大海,光速飛船就是海里的一滴水都算不上,可能是多少分之一的水滴大小,而隕石或者行星就好像海里的別人隨手扔的一個小漂流瓶,你說這個不到一滴水大小的飛船碰到這個漂流瓶的概率是有多麼的小。


宇宙不是我們看到的夜空一樣佈滿了行星,大尺度上宇宙實際就好像空曠的墳墓一樣死寂,你向四周看都會是一片黑暗,所以真要實現了光速飛行的話考慮撞或不撞是一件吃力不討好的事情。

話說回來,雖然被撞是小概率事件但是根據墨菲定律說肯定會撞上,因為有被撞的條件就會一定發生的。那怎麼辦呢?答案就只有兩個,一個是機毀人亡,一個是飛船材料的突破或者是改變光速飛行的方式,除此以外剩下的讓科學家去研究吧。


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在科幻影視和文學作品中光速飛船一直都是常客,它帶著主角們馳騁宇宙


儘管有些硬科幻作品指出自己的光速飛船隻是無限接近而並沒有達到光速,但關於接近光速飛行時可能產生的碰撞問題也沒有進行過多的解釋,經常用屏蔽力場和牽引光束三言兩語的“糊弄”過去,但這也是正常現象,畢竟科幻作品不能太過較真。


現實世界的生活經驗告訴我們高速運動狀態下的碰撞是很危險的,鳥兒撞穿飛機的新聞也時不時會發生一次,而我們口中的高速運動放到宇宙中就是蝸牛速度,但宇宙航行一般情況下是撞不到行星或者隕石的,因此未來人類可能並不需要擔心大型碰撞問題。

太空是非常空曠的環境,地球和月球間的38萬公里足夠塞下太陽系所有行星,而行星和行星間的距離長達數千萬公里甚至上億公里,恆星和恆星間的距離也達到了幾光年,聽起來很密集的小行星帶其實非常稀疏,飛船穿過小行星帶就像航母穿過太平洋一樣,偶然撞上的幾率基本為零。

未來星際間的高速航行最可能產生的就是空間中的原子和船體之間的碰撞,儘管宇宙中每立方厘米只有幾百個原子甚至更少,但高速運動下的飛船撞上後仍然會給內部人員造成危害,有可能我們真的會需要屏蔽力場裝置。

科幻作品中的光速飛船大都採用曲率驅動作為動力來源,目前最合理的解釋說曲率驅動時飛船會被包裹在一個空間泡內,相當於把空間挖了一個洞然後到達目的地,整個過程內飛船沒有和路徑上的任何物質發生碰撞。

光速飛船對我們來說還是科幻小說中的技術,現實中甚至都不知道它是否真的可行,假如未來真的能製造光速飛船,那麼和光速飛船相關的一切問題肯定也已經被解決了。


宇宙探索未解之迷



其實在太空中這些天體是非常危險的,他們大部分是靜止不動的,但是有的是高速運轉的,在國際空間站的宇航員都知道一個小的碎片都能徹底擊穿國際空間站,所以這些天體一旦動起來是很可怕的。



不過既然題目問到的是超光速或者光速飛船的運行那麼能達到這樣速度的飛船,這個文明一定有非常高的科技,能夠製造達到光速或者超光速的飛船,這個文明至少應該是卡爾達舍夫量級的第3級文明以上。他們早已掌握了新的力量,甚至可以運用星系中央的黑洞,作為他們的能量。

一個三級文明真正的力量



那麼我們回到題中說到撞到天體小行星,其實天地小行星包括一些碎片,只是對於我們來說是很危險的,但是對於這些三級文明以上的飛船來說這些天體簡直就是在撓癢癢了。我覺得這些飛船不僅不害怕這些天體小行星,還會把這些天體小行星順路吃掉轉化做能源,這樣子的話看起來就像是貪吃蛇了,只不過貪吃蛇越吃會越大,而這些飛船不會越吃越大,但是能量不會消耗,畢竟隕石或者說這些天體裡面都有一些金屬礦物質等等。或者說有一種捕獲技術,他們可以邊飛邊捕獲,不過完了之後在上面處理一些有機物或者說生命誕生的一些必備物質,再把它們投放到宇宙中,也許這些飛船的主人就是生命的創造者。哈哈,想的有點多了。

一種保護措施



另外像這種飛船一定會有一種保護措施,無論是外殼堅硬還是說外層有一個保護罩等等。大家在看獨立日的時候,他們發射導彈撞到外星人的這種保護罩上面就直接爆炸了,根本不會傷到飛船本身。而獨立日裡面外星人的飛船是可以防禦武核武器的,那麼三級文明的飛船也很有可能能防護黑洞等等這些可怕的天體。更不用說這些石頭了……

還真是希望我們的文明能夠早日躍向三級文明,到那個時候就什麼也不害怕,可以肆無忌憚往前飛了。


宇宙與科學


飛船周身有能量罩保護,反正在電影中又不需要詳細的介紹能量罩的原理,總歸是可以抵禦行星隕石撞擊不就完事了嗎。

你看《星際迷航》中的星艦,星艦是怎麼避開這樣的行星隕石撞擊的呢?偏導光束,它可以清理星艦前方的一切障礙物,使其向星艦的兩側偏離,這樣就可以清理出來一條安全的運行線路了。

另外,星艦上配備護盾,護盾是由護盾發生器形成,是一種能量場,可以抵禦導彈襲擊,當然抵禦一些小型天體的撞擊也不在話下,這種護盾發生器需要能源供應,如果長時間保持開啟狀態的話,將耗盡星艦能源,然後就不能完成曲速航行了。

另外,當一些飛船進行超光速航行時,當然並不是真正意義上的超光速,只是利用時空的特性而已,比如躍遷、曲速等等。

超空間躍遷使飛船進入到與現實世界完全不同的多維空間中,使飛船在這樣的空間中進行極高速航行,且不用花費時間。

另一種是翹曲空間,利用時空可被彎曲的特性,彎曲時空,而翹曲空間就是在進行時空轉換時被飛船利用的媒介,飛船處在翹曲空間中,可以瞬間抵達想去的地方。就好像一張紙,一端點A,一端點B,原本需要直線航行過去,此時將紙張對摺,兩點間的距離就變為了零。

最後一種是曲速航行,使飛船前部空間壓縮、摺疊,飛船後方空間被無限延展,飛船處在產生出來的曲速泡中,曲速泡在時空漣漪的盪漾中超光速前進,開啟這樣的曲速泡極為的消耗能量,大約需要的能量是太陽的10億倍。


科幻船塢


隕石是掉到行星上的石頭才算,太空中再小的石塊也是星星。

不用光速超光速,就是達到第三宇宙速度時,撞上個小石塊也是個不得了的事,解決辦法其實很簡單,那就撞,撞完了再修,修不了就扔。

還真不是開玩笑,所以在宇宙航行,把飛船造的花裡胡哨美觀大方是沒用的,最好的辦法就是開著小行星跑,把小行星掏空了裝上設備,然後留著小行星厚厚的殼做防護就行,除非一頭撞進像地球這麼大個的行星,一般的小碰撞,被啃破點皮是可以接受的,這不,前兩天人家奧陌陌(地球人給起的名)不就演示了一遍,感覺挺好,只是這家公司挺浪費材料的,好端端的一塊料,給切垮了,不是,給切成長條型的了,浪費了,浪費了。


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