光幻
光幻是“超光速”的名词,最早由Shinie博士提出,并以此加以推广,定义形象具体。
定义
是“超光速”的名词,最早由Shinie博士提出,并以此加以推广,定义形象具体。
原理
超光速(faster-than-light, FTL或称superluminality)会成为一个讨论题目,源自于相对论中对于局域物体不可超过真空中光速c的推论限制,光速(真空中大约为30万千米/秒)成为许多场合下速率的上限值。在此之前的牛顿力学并未对超光速的速度作出限制。
相对论里提到了时间倒流的概念,给定一个四维空间,坐标系内两点的距离为0,在欧几里得空间中,距离为0的两点重合,但在四维空间中普遍认为有一个时间轴,即这两点在空间上重合,但仍有时间距离,即在同一点的两个不同的时间,这时坐标系内会形成一个类似圆锥的新的空间,俗称"光锥",即两点在空间上重合的点在时间上可以进行光传递,如果我们在"光锥"内,就称为"类时",反之则为"类空",时光机就是构造一个闭合类时曲线,实现在时间轴上的反向传递,理论上是存在的,但根据计算,此时各个坐标都为无理数,即存在强烈的时空振荡,造成时空不稳定,无法完成传输,所以不能实现.
按照爱因斯坦那个著名的能量质量关系式E=mC^2,穿越时间隧道从现在回到过去完全是可能的。1905年,爱因斯坦在“狭义相对论”中这样解释一个“奇异”世界:我们所处的宇宙可以看成是一个四维时空,随着物体运动的速度增快,时间流程将会变慢,空间尺度将会缩短。1915年,爱因斯坦进一步提出他的引力理论,叫作“广义相对论”。同样在这个“奇异”世界中,在大质量物体(即强大的引力场)作用之下,时空结构会发生弯曲,时间流程也会变慢。一维时间可以像三维空间一样发生弯曲。1974年在美国杜兰大学的提普勒(Frank J Tipler)就曾做过计算,一个质量很大、无限长的圆柱体,若沿着轴心以接近光速自转,便可让航天员造访他自己的过去;同样的,这也是拖着光线绕着轴,以封闭曲线运动。1991年,美国普林斯顿大学的戈特(Richard Gott)则预测,宇宙弦(宇宙学家认为这种结构是在宇宙大爆炸初期形成)可以造成相似的结果。科学家们研究发现:当宇宙飞船经过重力场时,把重力场的拉力转换成推力,宇宙飞船在那段时间内,便可以以光速甚至超光速飞行。美国航空航天局(NASA)的专家们已经创立了“时空场共振理论”,这是以爱因斯坦和德国物理学家海森堡的“统一场论”为基础建立的。其要旨是:借助电磁、重力、光速和时空共同演变的伸缩性,瞬间跨越时光。但是,就算真能超光速,狭义相对论也提到物体运动速度越快、长度变得越短,越趋近光速、越为显着,此为“罗伦兹收缩”;而“广义相对论”也提到,趋近光速会受到强大潮汐重力场的作用。当到达光速时,换作是人的话,恐怕早已不成人形了,不用说超光速了。
作用
可能会实现诸如时间倒流、超时空穿梭、来到过去或未来等事,不过目前关于此类事件虽有报道,但无法使其重现或被证明,属于超自然现象。
用例
首先让我们来看一个新闻,事情发生在2002年4月,标题是“任意穿梭过去未来?美国教授今秋启动时光机器”。美国康涅狄格大学物理学教授马利特10岁时承受丧父之痛,他的父亲是一名烟民并死于心脏病。因此他一直希望能发明出一部时光机,回到过去提醒父亲“吸烟危害健康”。
马利特便醉心研究黑洞、虫孔和其它跟时间有关的理论,最近甚至着手制造一部时光机。47年后,马利特认为自己已找出时光旅行的秘密。他正在制造一部时光机,用来将物体传送到将来或过去,他声称这部机器可以将一个原子以至一个人的任何东西传送。他希望在秋天能造出时光机的原型,然后着手进行实验。马利特计划在实验中,用时光机传送一个亚原子粒子。他认为激光束光环可以扭曲环内的空间,引力会迫使中子侧向一边旋转。马利特说若增加能量,另一个中子将会出现,这粒中子是第一粒中子由未来前来探访过去的自己。
时空穿梭理论上可行。看来似乎有些荒诞。但导致了这些科学家如此疯狂的正是爱因斯坦的相对论给他们提供了理论上的支持。爱因斯坦在相对论中指出,在我们的宇宙之中,时间与空间是相互交迭的,当物体的质量与速度不断增加,其存在的时间和空间也将随之变化。以前一些实验,亦证明了它的真确性,其中科学家利用一个粒子加速器把粒子加速到接近光速,便发现这些粒子要比在实验室放着的其它粒子衰减的慢。
在爱因斯坦的相对论中提到了一种新的空间结构--四维空间,它在我们传统的三维世界之上又增加了一维,传统的三维空间论里,我们可以给任何物质以一个相对参照系内的坐标,以表明它的空间位置。这是我们可以理解和接受的,就象理解长宽高一样。但是在此之上再加一维,我们恐怕难以理解和接受。而爱因斯坦也没有就此事留下足以让人充分肯定的说明和“样板工程”,而相反,他给我们留下了足够的想象和探索的空间。在爱因斯坦的相对论里,光速是一个非常重要的元素,质能转换的公式,和尺缩钟慢以及时光倒流理论等等,光速及其等量数值都有身影在其中。“当我们以接近光速的速度移动时,我们的标尺将会缩短、时钟将会变慢”爱因斯坦在相对论里为我们描述“当我们以光速移动时,时间将不再流动;而我们开始以超越光速的速度移动时,时光将会倒流!”
光速恒定和光速不可突破是相对论的基石,所以相对论本身否定了时空旅行的可能性
详细内容
虫洞介绍
在广义相对论发表后不久,1935年爱因斯坦就在理论上发现了“虫洞”--也就是由两个相连的“黑洞”所构成的时空结构中的“豁口”的存在--一条贯穿空间和时间的隧道。也就是说,只要能够建造一个稳定的虫洞,就可以跨越时间和空间。数学家把这种情形称作“多连通空间”(multiply connected space)。但理论家一直未搞清,虫洞仅允许光线通过?抑或飞船也能穿行?到了1988年,美国加州理工学院的桑恩和摩立斯终于得出了结论:虫洞的两端皆可出入,并非像黑洞那样是一种单向通道,只进不出;再者,旅行者在虫洞内仅受到一般的拉力,不像在黑洞中。并且,该大学柏克莱分校的吉普·索恩(Kip Thorne)教授还提出:光找到这样一个“虫洞”还不够,还必须使它的开口时间足够长,这样才能让人有足够的时间钻入它。因为根据量子理论,这个虫洞在强力的作用之下,将于瞬间关闭。有一种假设是利用开斯米效应(Casimir effect)等量子方式向“虫洞”里灌输反物质(Otone),这样就可以延长虫洞开启的时间。并且,同样利用反物质将其“扯大”,钻出一条长度约为一光年的“时间隧道”。这样一条“时间隧道”,便是由“现在”通往“过去”的“快捷方式”。这需要融合爱因斯坦的“广义相对论”和量子力学理论,创造出一个全新的量子引力论。著名的洛斯阿拉莫斯国家实验室(Los Alamos National Lab)的科学家已在如何利用虫洞方面进行开拓。他们对反物质有了更深的研究:一直以来,这种奇怪的反物质只存在于理论之中,而今他们已成功地证明,反物质也存在于我们的现实世界之中。并且得出结论:虫洞的超强(引)力场,也一样可以通过反物质来中和。(“正物质”和“反物质”有一很有意思的差别,前者拥有“正质量”,能产生能量,后者具有“负质量”,却可以吸去周围的能量。)而实际建造一个虫洞要分3步:第一步,寻找或建立一个虫洞,开辟一个隧道用来连接太空中两个不同的区域。第二步,使虫洞稳定下来。由量子产生的负能量,虫洞便允许信号和物体安全地穿越它。负能量会抵制虫洞变为密度无穷大或接近无穷大。换句话说,它阻止了虫洞演变成黑洞。第三步是牵引虫洞。一艘具有高度先进技术的宇宙飞船将虫洞的入口互相分离开。如果两个埠都放置在空间中合适的地方,那么时间差将保持恒定状态。假设这一差值是10年,一名宇航员从一个方向穿越虫洞,他将跳到10年后的未来,反之,宇航员若是从另一方向穿越虫洞,他将跳到10年前的过去。这听起来像科幻,但已是一个美国宇航局拟资助的真实的研究项目。
甚至还有物理学界权威认为,在我们这个世界里虫洞就可能以普朗克长度(约10-33公分)这种极微的尺度下自然存在。虽然这只有原子核的1/1020那么小,但在理论上,这么小的虫洞,只需要一束能量脉冲便可将之稳住,接着便可将它膨胀到可资使用的大小。因此,如果已经有某个超文明可以驾驭它的话,那么甚至完全可以在地球表面某一特定区域建造。1979年, 美国和法国科学家利用仪器,在百慕大魔鬼三角附近海底发现了金字塔。其由特殊材质所造,塔底边长约300米,高约200米,塔尖离海面仅100米,比埃及金字塔大得多。塔下部有二个巨大的洞穴,海水以惊人的速度从洞底流过这里。也就是说,迄今为止人类在地球上所发现的最大的金字塔位于同处于北纬30度的百慕大三角,这就足以证明百慕大魔鬼三角与埃及金字塔之间存在着让人意想不到的密切联系。从另一方面来考虑,如果未来文明出现了由人工制造的时间隧道,那么必然从远古至未来在外层空间甚至地球表面某一特定区域存在着时间通道的入口。由百慕大三角区域所发生的大量飞机与轮船神秘失踪事件,并且恰好又有UFO以及USO频繁出没,因此完全有理由将此作为(时间通道入口的)最大嫌疑对象。