空間跳躍的最基本條件是什么？

【專家解說】：只要能超越光速，時(shí)間將倒流，人們就能夠回到從前。這是電影《無極》中的理論。 　　那么，光速能夠被超越嗎？愛因斯坦認(rèn)為，不能！但在20世紀(jì)50年代，一位德國科學(xué)家海姆給出了肯定的回答。 　　半個(gè)多世紀(jì)過去了，以海姆理論為基礎(chǔ)的實(shí)驗(yàn)論文突然被美國航空航天學(xué)會(huì)授予年度大獎(jiǎng)，與此同時(shí)美國空軍對(duì)能夠超越光速的“超時(shí)空引擎”表現(xiàn)出極大興趣。 　　還記得電影《星際旅行》中的“企業(yè)號(hào)”嗎？還記得《星球大戰(zhàn)》中的“千年隼號(hào)”嗎？這些超光速宇宙飛船能夠自由地穿梭在星際之間，瞬間躍入異度空間。電影是虛幻的，但現(xiàn)實(shí)中的科學(xué)實(shí)驗(yàn)其實(shí)一直在秘密進(jìn)行。美國航空航天局（NASA）一直在人造衛(wèi)星上試驗(yàn)這些科幻宇宙飛船所使用的離子引擎，并取得了初步成功。 　　“曲速”、“六維時(shí)空”、“反引力”、“子空間”、“時(shí)空跳躍”……這些究竟是偽科學(xué)還是未經(jīng)證實(shí)的偉（大的）科學(xué)？神秘的“Z機(jī)器”將帶給世人答案！ 離子引擎在空間中 　　“時(shí)空之舟”企業(yè)號(hào) 　　“企業(yè)號(hào)”是美國著名科幻電影《星際爭(zhēng)霸戰(zhàn)》（又譯《星艦迷航記》或《星際旅行》，Star Trek）中的一艘超光速飛船?！捌髽I(yè)號(hào)”是在太空中組合建造的，有一個(gè)飛碟狀的主艦身、一個(gè)雪茄形副艦身和兩部曲速引擎。巨型碟形主艦身有11層甲板，是船員生活與工作的地方?！捌髽I(yè)號(hào)”裝備了兩部“曲速”引擎，以正反物質(zhì)反應(yīng)為動(dòng)力，能超越光速，航行范圍除了物理上的距離之外，還有其他層次的距離。據(jù)電影描繪，“企業(yè)號(hào)”船員曾多次在時(shí)光中旅行，回到過去不同時(shí)期執(zhí)行任務(wù)，也曾到達(dá)另一個(gè)與我們平行的宇宙中，與另一個(gè)自我接觸 　　跳躍，進(jìn)入超宇宙，這是最新一期的知名科技雜志《新科學(xué)家》的封面大標(biāo)題。據(jù)《新科學(xué)家》報(bào)道，美國航空航天學(xué)會(huì)（AIAA）在其年會(huì)上，每年都會(huì)給各種優(yōu)秀論文頒獎(jiǎng)，獲得2005年度“核能和未來航空”項(xiàng)目大獎(jiǎng)的論文，描述了一種異想天開的的“超時(shí)空引擎”，這種引擎將使飛船以極快的速度飛行，從而進(jìn)入另一個(gè)空間。安裝了這種引擎的飛船，速度快到可以在幾分鐘內(nèi)從地球飛抵月球。若進(jìn)展順利，5年后便能建造測(cè)試模型飛船。 　　5年內(nèi)制造超時(shí)空引擎 　　問題是：“超時(shí)空引擎”這一概念是建立在未被證實(shí)的物理學(xué)理論上的。這種論文獲獎(jiǎng)，在學(xué)術(shù)上看來是否不夠嚴(yán)肅呢？但美國航空航天學(xué)會(huì)可不這樣認(rèn)為，而且美國軍方也開始關(guān)注這種“超時(shí)空引擎”的概念。此外，美國能源部圣迪亞國家實(shí)驗(yàn)室還聲稱，他們擁有的“Z機(jī)器”可制造推動(dòng)引擎所需要的巨大磁場(chǎng)，因此將有興趣進(jìn)行驗(yàn)證。 　　德國薩爾茨吉特應(yīng)用科學(xué)大學(xué)的物理學(xué)家豪澤與同事德勒舍爾共同撰寫了這篇頗具爭(zhēng)議的論文，探究“超時(shí)空引擎”制作的可行性，豪澤強(qiáng)調(diào)，這個(gè)課題與普遍物理學(xué)觀點(diǎn)不盡相符。不過，美國空軍對(duì)有關(guān)構(gòu)思極感興趣，豪澤本周與美國空軍代表見面，他強(qiáng)調(diào)計(jì)劃還處于相當(dāng)初步階段，若證明理論可行，5年后便可建造測(cè)試模型。 　　以50倍光速遨游宇宙 　　但是“超時(shí)空飛船”真的能離開地面嗎？德國一位不怎么知名的物理學(xué)家（有人干脆認(rèn)為他是科幻小說家）海姆早在上個(gè)世紀(jì)50年代就開始探索“超時(shí)空動(dòng)力”的概念，當(dāng)時(shí)他致力于彌合物理學(xué)界的一大鴻溝：牛頓力學(xué)和愛因斯坦相對(duì)論。海姆提出，強(qiáng)力磁場(chǎng)可制造引力場(chǎng)，以高速推動(dòng)宇宙飛船。如果磁場(chǎng)夠強(qiáng)大，宇宙飛船就可以進(jìn)入一個(gè)比我們所在的時(shí)空更高的空間，以超高速行走。當(dāng)磁場(chǎng)一消失，宇宙飛船就會(huì)重返現(xiàn)在的時(shí)空。在這方法下，宇宙飛船能以50倍光速的高速運(yùn)行，只需5小時(shí)便可往返火星，到11光年以外的星體也只需80天。從四維宇宙到六維宇宙 　　海姆用“二度次空間”學(xué)說補(bǔ)充愛因斯坦四維時(shí)空說，因此，宇宙就變成了六維時(shí)空。在海姆看來，萬有引力和電磁力可以互相轉(zhuǎn)化，因此旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)將削弱地球引力，從而使得飛船能夠離開地面。 　　當(dāng)海姆于1957年公開發(fā)表自己的理論時(shí)，也曾轟動(dòng)一時(shí)。但是海姆不久就從公眾視線中消失了，因?yàn)樗爮耐顿Y人路德維希的建議，深入拓展了自己的理論，結(jié)果開始研究起宇宙的基本構(gòu)成來。而海姆又堅(jiān)持不學(xué)英語，因?yàn)樗芙^把研究介紹到國外。他1977年發(fā)表在德國學(xué)術(shù)雜志上的論文，也由于太過深?yuàn)W，以致沒人能看懂。海姆后半生就這樣一直糾纏于新理論中的一些細(xì)枝末節(jié)。 　　空想還是科學(xué)期待驗(yàn)證 　　而這種所謂的“六維宇宙”或“反引力”學(xué)說，很多物理學(xué)家都表示沒聽說過或難以接受。但美國航空航天學(xué)會(huì)近日頒發(fā)的這個(gè)論文獎(jiǎng)在物理學(xué)界引起了不小的震動(dòng)，這一舉動(dòng)等于認(rèn)可了海姆的部分學(xué)說。 　　多數(shù)學(xué)者認(rèn)為，在目前的物質(zhì)技術(shù)條件下，很難制造出那么巨大的磁場(chǎng)。但圣迪亞國家實(shí)驗(yàn)室的太空動(dòng)力研究員羅格·雷納德聲稱，他們目前擁有的一部X光發(fā)生器———Z機(jī)器———可以提供實(shí)驗(yàn)所需要的磁場(chǎng)。他說：“即使實(shí)驗(yàn)證明結(jié)論是錯(cuò)誤的，在我看來，這也是個(gè)成功的實(shí)驗(yàn)?！? 　　在2003年，也就是海姆去世后兩年，他的部分量子物理學(xué)說被計(jì)算機(jī)模擬實(shí)驗(yàn)所證實(shí)。 　　企業(yè)號(hào)的各項(xiàng)重要裝備 　　●曲速引擎———企業(yè)號(hào)的動(dòng)力來自兩部“曲速”引擎，其問世使人類超越了光速限制，而得以自由航行于星球之間。正如人類曾以馬赫數(shù)衡量音速以上的速度一樣，23世紀(jì)的人們以“曲速”等級(jí)來劃分光速以上的速度。第一級(jí)曲速就是光速，之后每加一級(jí)，速度就增加一位。企業(yè)號(hào)最高可達(dá)十二級(jí)曲速，在十級(jí)曲速以上，時(shí)光會(huì)倒流。 　　●傳送系統(tǒng)———企業(yè)號(hào)形體龐大不能登陸，只能在星球軌道上運(yùn)行，所以其人員經(jīng)常利用傳送系統(tǒng)在企業(yè)號(hào)與地面之間往來。企業(yè)號(hào)的質(zhì)能傳送系統(tǒng)可將人員送至19500哩以內(nèi)的地方。傳送系統(tǒng)雖然便利，但也有其危險(xiǎn)性。如果在傳輸過程中，或是在分解以及組合過程中發(fā)生問題，其結(jié)果將慘不忍睹。 　　●力場(chǎng)防護(hù)罩———23世紀(jì)太空戰(zhàn)艦的必要配備，由密布艦身的發(fā)射器在艦四周形成一道由力場(chǎng)構(gòu)成的防護(hù)墻，可抵御敵人的攻擊。但開啟力場(chǎng)防護(hù)罩會(huì)消耗不少能量，不能一直使用。 美國能源部圣迪亞國家實(shí)驗(yàn)室擁有這部神秘的“Z機(jī)器”，據(jù)說它是目前世界上惟一一部可制造驗(yàn)證“超時(shí)空引擎”所需的巨大磁場(chǎng)的機(jī)器。 強(qiáng)磁場(chǎng)造成時(shí)空扭曲，“企業(yè)號(hào)”才可進(jìn)行“曲速”飛行。 　　由速航行原理 　　愛因斯坦提到所謂的“四維空間”模型。我們所身處的三維宇宙空間也會(huì)向第四維（時(shí)間軸）彎曲，就好像二維空間的平面向三維空間彎曲，而形成一個(gè)球形。 　　把我們所身處的宇宙想象成這樣的一顆球，只不過是向時(shí)間軸彎曲而不是向Z軸彎曲。我們所處的空間即是球體的最表面，而從表面往球中心點(diǎn)算進(jìn)去，就是所謂的子空間。事實(shí)上，除了利用子空間場(chǎng)外，一些高密度的星體周圍的重力場(chǎng)也會(huì)將星體壓向宇宙中心點(diǎn)（宇宙模型球體中心）。 　　如圖，假設(shè)從a點(diǎn)到b點(diǎn)距離為1800萬公里，飛船的飛行速度為10萬公里/秒，那么所用時(shí)間就為1800/10=180（秒）。 　　假設(shè)從A點(diǎn)到B點(diǎn)距離為9000萬公里，那么飛船從A點(diǎn)到B點(diǎn)的速度就是9000/180=50（萬公里／秒）。 　　從結(jié)果可以看出，雖然飛船一直以未超越光速的10萬公里/秒飛行，但它從A點(diǎn)飛到B點(diǎn)的速度卻為50萬公里/秒，已經(jīng)超越了光速。 　　這就是利用時(shí)空扭曲和時(shí)空跳躍達(dá)成的超光速飛行。而進(jìn)行時(shí)空跳躍則需要巨大的力場(chǎng)，目前的觀點(diǎn)認(rèn)為強(qiáng)磁場(chǎng)將提供這個(gè)力場(chǎng)。 　　“曲速”就是利用強(qiáng)磁場(chǎng)所產(chǎn)生的子空間力場(chǎng)，讓光速的物理限制從真實(shí)空間移往子空間來計(jì)算。過程如圖所示分為幾個(gè)階段： 　　第一階段，飛船在A點(diǎn)起飛并開始加速； 　　第二階段，飛船利用強(qiáng)磁場(chǎng)所產(chǎn)生的力場(chǎng)，向子空間跳躍，來到a點(diǎn)； 　　第三階段，飛船在子空間飛行，從a點(diǎn)飛抵b點(diǎn)； 　　第四階段，飛船取消強(qiáng)磁場(chǎng)，跳躍回正常空間，來到B點(diǎn)。 　　美國航空航天局（NASA）一直在研究和試驗(yàn)的離子引擎。據(jù)《星球大戰(zhàn)》演繹，其中的超光速宇宙飛船配備的都是離子引擎。但NASA的研究員稱，目前實(shí)驗(yàn)階段的離子引擎顯然和電影中的相差甚遠(yuǎn)，還不能產(chǎn)生巨大的推動(dòng)力。 　　1964年，NASA在SERT1衛(wèi)星上攜帶兩部離子引擎進(jìn)行試驗(yàn)，結(jié)果其中一部運(yùn)作正常。 　　1998年,NASA在"深度空間1號(hào)"衛(wèi)星上測(cè)試離子引擎。 　　《星球大戰(zhàn)》中的帝國鈦戰(zhàn)機(jī)也能超越光速。 　　《星球大戰(zhàn)》中的“千年隼號(hào)”超光速宇宙飛船。 　　名詞解釋 　　牛頓宇宙 　　“牛頓宇宙”是一個(gè)絕對(duì)的、精確的世界，所有物質(zhì)、整個(gè)宇宙都由各種客觀存在的粒子構(gòu)成，不論過去、現(xiàn)在和未來，時(shí)間都以固定的速度流逝；因果關(guān)系就像上帝的戒律一樣嚴(yán)格，絕無例外，未來可以完全由過去來預(yù)測(cè)。 　　愛因斯坦宇宙 　　在愛因斯坦相對(duì)論中，時(shí)間和空間都具有延展性、可變性，宇宙是四維的：三維空間加時(shí)間———巨大的質(zhì)量所產(chǎn)生的引力能夠扭曲這四個(gè)維度。地球周圍的重力場(chǎng)就是被扭曲空間的具體體現(xiàn)，在這個(gè)球形場(chǎng)中可觀測(cè)到“運(yùn)動(dòng)中的時(shí)鐘變慢”現(xiàn)象。更進(jìn)一步地說，按照愛因斯坦的量子物理學(xué)，次原子尺度上那種復(fù)雜的不確定性使得從過去預(yù)測(cè)未來變得不可能，確定性在這里被概率所代替。