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| 2016/07/21 17:02:40瀏覽11143｜回應3｜推薦36 | |
和太空旅行有關的科技電影都有一個大問題：任何物體再快也不能超過光速，但宇宙太大了，結果旅程就很無聊。即使你的太空船能以光速前進，也不管相對論導致的那令人頭痛的時間膨脹，想要到離地球最近的恆星系仍然要花4年時間。呆呆地在太空艙待四年——只有楊德昌會拍這種電影。而且因為太空船上時間幾乎停止流動，結果搭乘光速太空船的男主角找到女主角時，女主角已經是歐巴桑了，還記得《星際效應》的結局嗎。 還好，出現了「曲速飛行」（warp）這種對好萊塢貢獻最大的發明，也有人稱它為「空間跳躍」（jump）。依據電影，任何星艦只要有這個能力，就可以繞過相對論的限制，速度比光還快，讓星際旅行好像上下班一樣方便，更可以避免男女主角姐弟戀，或是婆孫戀。基於這些優點，這幾乎成了太空艦艇的必須配備。星際大戰的千年鷹號靠它才能創下在12秒差距內跑完卡塞爾線的銀河紀錄（註），古早卡通《宇宙戰艦大和號》也用它才能摧毀遠方的敵人。 最考究的還是《星際爭霸戰》，甚至為曲速飛行發展了一套理論。在這一系列的電視、電影中，地球上的第一個曲速太空船是西元2063年由Cochrane博士由洲際飛彈改裝的「鳳凰號」，締造首次超光速飛行的紀錄。不但如此，當時高等外星文明不與不具超光速飛行能力的落後星球接觸，所以2063年人類擁有曲速引擎後，外星文明主動和人類接觸，地球開始吸收大量外星科技文化，徹底改變人類社會，也才會有23世紀的星艦企業號。
那些都是虛構情節，但是現實上超光速曲速飛行是可能的嗎？雖然是科幻電影裡的情節，但是有的科學家是很認真在想這個問題的。美國的NASA和國防部都有在進行這一方面的研究。 根據愛因斯坦的相對論，宇宙時空裡沒有任何物體的速度可以超過光速，但是時空本身移動的速度卻沒有這個限制，比如說大爆炸之後10-32秒的宇宙暴漲（如果這個理論正確）的速度就超過光速，因為那是時空在膨脹。墨西哥物理學家阿庫別瑞於1994年提出了「阿庫別瑞曲速引擎」（Alcubierre drive）的數學理論，可以把太空船包在一個扭曲時空的氣泡裡，太空船在泡泡裡仍然受到相對論的限制，但是泡泡卻以超光速運動，並沒有違反相對論。這就好像我雖然每秒只能跑10公尺，但是因為我在時速300公里的高鐵車廂裡跑，所以相對於地面的速度就遠超過人類極限。  「阿庫別瑞曲速引擎」可以在時空結構中製造一個泡泡，這個泡泡的速度不受光速的約束。太空船在時空扭曲的泡泡中前進，就像是衝浪的人被浪頭往前推。（圖片來源：Anderson Institute） 這麼說起來曲速引擎是可能的嘍！別高興太早，有兩個問題：第一，阿庫別瑞曲速引擎所需的能量繼續把全宇宙的質量轉換為能量也不夠用！（記得愛因斯坦的公式E=mC2嗎，質量與能量可以互換。）第二，他需要有「負能量」的奇異物質才能產生時空泡泡，基於同樣的理由，穩定的蟲洞也需要這一種負能量物質。這不是那種台灣到處可以找到的負能量喔，宇宙中真的有這樣的東西嗎？誰知道。 這個主意後來被慢慢地改良，變成「只要」三個太陽的質量就可以。美國NASA的研究人員再把它發揚光大，他們的Sonny White博士說只要把曲速引擎做成環狀就可以更省能源，後來進而「宣稱」只有一輛卡車的質量就能辦到，日前還大張旗鼓的找畫家畫一些超帥的星艦圖形，好像NASA馬上就要建造星艦似的。注意這只是「宣稱」，他的計算好像從沒有被別人驗證過（peer-reviewed），內情必定不單純。  在這個NASA製作的想像圖中，兩個環繞太空船的大圓環就是曲速引擎，用來扭曲時空的結構，以超光速推動太空船。畫的很漂亮，但是卻沒有計劃真的建造，門都沒有。（圖片來源：NASA） 除了阿庫別瑞曲速引擎以外，偶爾會聽到其他古怪的曲速引擎。比如：NASA的Sonny White（又是他）說「相對性推進器」（EmDrive，外號”不可能引擎”）會扭曲時空，有變成曲速引擎的潛力；我曾見過一位俄國學者說他的曲速引擎只要5天就可以到最近的恆星系（4.3光年），不到一個月就可以到250萬光年外的仙女座星系。唯一的條件是需要一個重量1000000000000000000公斤（相當於100個喜馬拉雅山的重量）的小黑洞，至於這個黑洞是怎麼產生的就別問了，或許宇宙中的某個外星科技可以製造出來吧。同樣的，這只是沒有被別人驗證過的「宣稱」，可能（而且很可能）全是錯的。  俄國學者教大家如何做個超光速飛碟。根據他的理論，飛碟的造型是最好的曲速飛行器，中間鼓起來的圓頂就是放黑洞的地方。 無論是「負能量」的奇異物質，或是100座喜馬拉雅山的小黑洞，看來都是遙不可及的夢想。地球人看來在可預見未來乖乖的待在地球上看電影就好了，真的曲速引擎？還是慢慢等吧。 註：這句話其實完全不合邏輯，「秒差距」雖然有秒，但是是距離的單位。這就好像說「我在12公里內跑完馬拉松」——這是什麼鬼意思？ 星際爭霸戰的超光速曲速飛行  第一個曲速太空船是西元2063年由Cochrane博士由洲際飛彈改裝的「鳳凰號」，是由一個廢棄的洲際彈道飛彈改裝而成。  根據官方出版的《企業號星艦技術手冊》（Star Trek: The Next Generation Technical Manual），曲速飛行的速度是由「曲速因子」（Warp Factor，wf）所控制，這個圖說明曲速因子與飛行速度，耗費能量的關係。曲速因子是太空船速度與光速比例的立方根：  。不懂不要太計較，反正是虛構的。 上面的這個圖形也曾經在企業號的艦橋上出現過。  《企業號星艦技術手冊》上所繪製的曲速引擎「次空間場」分布圖。啊，你連次空間場是什麼都不知道柳！算了，那我也不教你了。  《星際爭霸戰：浩瀚無垠》裡面的企業號正在曲速飛行的泡泡中。 電影、電視、卡通裡面的曲速飛行是什麼樣子：  電影史上最有名的空間跳躍大概就是《星際大戰》裡的這一幕：Hans Solo啟動空間跳躍。  《星際爭霸戰》的企業號是曲速飛行的好手。  《Battlestar Galactica》是在美國擁有廣大粉絲的電視劇，描寫一個星際共和國被剿滅後，難民苟延殘喘、逃避追殺的故事。我特別喜歡這一幕的特殊效果，難民的船隊急忙逃離敵人的追殺。  古早時候令人懷念的卡通也有這樣的劇情。《太空突擊隊》裡面的「彗星號」在跳躍時，它的X形翼還會旋轉，它的環狀結構正好撞上NASA描繪的環狀曲速引擎。有人還記得卡通裡的主角鐵船長嗎？我怎麼覺得他長得有點像年輕時的馬英九？  奇怪的是這些卡通裡面的人物在空間跳躍時都非常痛苦，可能時空的扭曲會導致便秘。  卡通《宇宙戰艦》中地球也取得外星人設計的曲速引擎（波動發動機），可以空間跳躍，甚至把它改裝後變成武器「波動砲」。現在想想，這個卡通裡面暗藏著軍國主義的思想，宇宙戰艦就是從二次大戰的「大和號」改裝的，後來還順便把敵人的星球也摧毀了，讓外星人生靈塗炭，此風不可長。  回到那個很好笑的俄國曲速引擎，可以裝到一個直徑170公尺的飛碟裏。喂～別搞混了，底下的那個黑色圓形物體不是飛碟，是另一位聽眾的頭。 其他的科幻電影
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