唐朝,杨贵妃想吃到荔枝要从岭南加急快马,2100公里的路程,一匹接一匹的快马,数人接力十余日才能送到。如今借助飞机飞行2000公里只要2个多小时,这是前人无法想象的奇迹。
同样,人类在探索太空的征程上也迎来了新的时代。在过去几十年里,我们已经踏出了地球,踏入了月球。然而,离开银河系这个庞大的星际家园,仍然是一个充满挑战和未知的目标。如今的踏入探索太空几十年的人类又何时才能做到漫游银河系呢?
文明等级
每一次文明的进步都有发明改变了我们的生活,工业革命1.0时代,詹姆斯·瓦特发明的蒸汽机直接改变了人类的交通方式。
工业革命2.0中电力和内燃机的发明,使工厂和家庭能够更便捷地获取能源,内燃机推动了交通运输的革新。这两项技术的广泛应用促使了新的生产方式和交通体系的建立,加速了城市化和全球化,为现代工业社会奠定了基础。
计算机是工业革命3.0的关键性发明。计算机的出现使得信息处理能力大幅提升,互联网的普及进一步加强了信息传递和交流。这推动了生产、通信和娱乐的数字化,引领了新的经济结构。
如今我们步入了工业革命4.0,正在利用信息化技术促进产业变革。但是想离开银河系,靠人类现在的文明等级是完全无法做到的。那么人类的文明程度要达到什么地步才能离开银河系呢?
这就要参考由前苏联天文学家尼古拉·卡尔达·舍夫于1964年提出的卡尔达·舍夫等级,他通过人类能利用星际资源的程度,来分类和理解不同类型的文明。
他提出了三个维度,将文明分为三个主要类型:
I级文明:能够获取并利用其星球上所有可用的能源,包括掌控自然事件如地震和火山爆发的能力。地球上的人类文明目前被认为处于接近实现这一类型的阶段。
II级文明:具备直接消耗恒星能量的能力,可能通过构建戴森球等结构来实现。这种文明能够更有效地利用太阳系内的能源,远远超过地球目前的技术水平。
III级文明:具备捕获整个星系中所有能量的能力,包括每颗恒星、黑洞等。这是一种高度先进且极为理论化的文明类型。
根据舍夫教授的理论,目前,人类社会已经在朝着I级文明迈进。我们在能源获取和利用方面取得了显著的进展,使用了各种能源形式,从化石燃料到可再生能源。我们也在一定程度上掌握了自然事件的预测和控制技术,例如地震和火山爆发的监测系统。
尽管我们还没有完全实现I级文明的标准,但我们已经迈出了一些关键的步伐。要进入第一级文明,我们需要继续改进和发展新的技术,以更有效地利用地球上的资源,并提高我们对自然事件的控制能力。
单从人类文明分级上看,人类想离开太阳系需要达到III级文明,离开太阳系并进行星际旅行需要大量的能源。达到第III级文明,人类具备了捕获整个星系中拥有的能源的能力,这样的能量水平才足够支持星际旅行所需的庞大能量。
目前的文明水平只能够勉强满足地球上的能源需求,离开太阳系的能源需求将是目前水平的数百倍甚至更多。
而且现阶段的人类主要依赖太阳系内的资源。但是太阳系内的资源是有限的,而且地球上的资源可能在未来几百年内耗尽。要实现星际旅行,需要更广泛的资源,而这需要具备超越太阳系范围的资源获取和利用能力。
要离开太阳系,人类需要掌握超越当前水平的太空技术和探索技能。第III级文明的特征之一就是对整个星系的资源有获取掌控的能力。只有具备这种技术和能力,才能够在宇宙中自由航行。
除了文明的提升,我们还需要掌握一些特定的技术。
曲速引擎
曲速引擎,这一理论建立在爱因斯坦广义相对论场方程的解上,由物理学家米格尔·阿尔库比埃雷提出。我们一起简单了解一下曲速引擎。
曲速引擎被定义为一种可以让星际飞船达到或超过光速的引擎。但是光速在爱因斯坦的相对论中是物体运动极限,一旦超过可能带来的结果就是时间回溯,很显然曲速引擎的概念却违反了这一原则。
但科学家们发现了一种,空间的扭曲可以提升速度的技术。这一技术被称为“曲率驱动”,利用一种特殊的能量,通常被称为“暗能量”,来扭曲周围的时空,从而缩短物体移动的距离,实现超光速的效果。
曲速引擎的核心思想是在星际飞船周围创建一个特殊的环形结构,通过改变能量密度场,使星际飞船能够实现明显超光速的旅行。设想将一个椭圆形的星际飞船传送到比光速更快的速度。
曲速引擎的核心设想包括一个椭圆形太空舱,连接着一个大环,这个环可能由异物质制成。这个环的存在导致时空在星舰周围翘曲,形成其前方的收缩空间区域和其后方的扩张空间。与此同时,星际飞船本身将保持在一个完全没有被翘曲的平坦时空泡中,实现了对太空的掌控。
最初的计算发现,这样的装置将需要庞大的能量,几乎是不可实现的。但根据NASA研究人员哈罗德·索尼·怀特的最新计算发现,通过将环的形状调整为更像是一个圆形甜甜圈而不是一个平坦的环,曲速引擎所需的能量可以由类似于NASA在1977年发射的“旅行者1号”探测器的质量大小来提供。
他还发现,通过随时间的推移振荡空间扭曲的强度,消耗将进一步减少。他和同事已经在实验室中开始了一个小型曲速引擎器的实验,试图在实验室中产生微小的时空扭曲,这个实验被称为“怀特-朱代翘曲场干涉仪”。
实现曲速引擎目前仍然是一个遥远的理论模型,就算制造出来,还需要考虑人类如何缓解其加速度。
虫洞旅行
除了曲速引擎,还有另一种方式,可能让人类实行星际旅行,那就是虫洞。从理论上来说,虫洞是可能存在的。这一理论最早可以追溯到爱因斯坦于1935年提出的虫洞理论。他认为,虫洞是一种由时空弯曲构成的桥层,可以连接不同的空间点,从而实现更快速的旅行。
虫洞的构想是在太空中形成一个连接两个点的通道,使得穿越这个通道的物体可以在较短的时间内移动较远的距离。这看似超越了光速的限制,但是从科学的角度来看,这是有可能的。然而,虫洞并非是宇宙中随处可见的现象,而是相当罕见的。
它们通常出现在引力极强的区域,比如附近有两个黑洞或中子星的地方,这样的情况下引起的时空涟漪效应可能形成虫洞。
尽管虫洞的理论基础相对坚实,但要找到实际的证据却相当困难。我们对虫洞的认知主要还停留在理论层面,因为我们目前无法直接观测或测量虫洞的物理属性。
虫洞的存在尚未得到直接的证明,也许我们无法亲眼见到虫洞的真实面貌,因为我们无法适应虫洞引起的时空涟漪对光谱的影响。
虫洞旅行看似在科幻中轻而易举,但在现实中,穿越虫洞而不对物质产生任何后果或改变,似乎还需要更多的理论和技术突破。
或许未来,虫洞旅行将不再是科幻小说中的幻想,而成为人类星际探险的一种现实选择。
结语
人类历史长河中,我们始终在追求科学奇迹和探索未知。“一骑红尘妃子笑,无人知是荔枝来”,与现代飞机轻松跨越千里的奇迹形成鲜明对比。这一奇迹不仅在地球上展现,太空探索中也延续着。
过去几十年,我们成功登陆月球,迈出地球这颗渺小星球。然而,真正实现星际旅行、离开银河系仍是充满挑战和未知的目标。
文明等级理论认为我们正迈向I级文明,能充分利用地球能源,掌握自然事件控制技术。然而,要达到III级文明,实现星际旅行,需要捕获整个星系能量,超越当前技术和能力。
在技术层面,曲速引擎和虫洞是两种可能性。曲速引擎通过扭曲时空实现超光速旅行,最新研究显示能降低能量需求。虫洞理论认为宇宙存在连接通道,物体可在短时间内移动远距离。尽管理论基础坚实,实际证据难寻,模拟虫洞形成也危险。
星际旅行,无论曲速引擎还是虫洞,是梦幻般远景。或许追求科学的路上,我们将找到关键突破,让星际旅行成为现实,超越地球,走向星辰。
特别声明:以上内容(如有图片或视频亦包括在内)为自媒体平台“网易号”用户上传并发布,本平台仅提供信息存储服务。
Notice: The content above (including the pictures and videos if any) is uploaded and posted by a user of NetEase Hao, which is a social media platform and only provides information storage services.