18新利最新登入飞行速度是如何工作的

赫尔顿存档/盖蒂图片社
“星际迷航”威廉夏特纳詹姆斯·t·柯克船长,但无论他们要做星际太空旅行呢?

当作家的“星际迷航”坐下来计划系列中,他们发现自己面临着一些问题。从本质上说,他们是创建一个太空歌剧科幻小说的一个分支,发生在空间和覆盖几个张成的空间星系和数以百万计的光年。“星球大战”电影的另一个例子是太空歌剧流派分支。“歌剧”名字的一部分,一个节目像《星际迷航》并不意味着缓慢或普通系列的——当人们认为,他们18新利最新登入可能认为夸张的情节涉及外星人,太空旅行和动作激光打架。

所以系列的创造者,基恩,和其他作家必须找到一个方法来移动显示的字符宇宙及时,戏剧性的时尚。18新利最新登入与此同时,他们想要尽自己最大的努力坚持物理定律。最大的问题是,即使一艘星际飞船可以以光速旅行,另一个从一个星系的时间还是可以花几百,也许数千年。一段旅程的地球银河系的中心,例如,需要大约25000年如果你不到光速旅行。当然,这不会有非常激动人心的电视。

飞行速度的发明解决了歌剧问题的一部分,因为它允许企业去比光的速度快得多。但原因是什么?18新利最新登入他们怎么解释一个对象传播速度超过了光速,爱因斯坦在他被证明是不可能的吗狭义相对论吗?

艾略特j . Schechter /盖蒂图片社
当飞船进入轨道,速度可达每小时约17000英里。人类可以承受这个速度在这种类型的航天飞机,但如果航天飞机甚至试图接近光速,阿斯特朗的影响将是致命的

第一个障碍作家不得不面对的事情比你想的要简单得多。你需要知道的最重要的事情之一在理解翘曲速度实际上是物理书中最古老的手段之一,牛顿第三运动定律。你可能已经听说过,这个法律规定,每一个行动,有一个大小相等、方向相反的反作用力。它只是意味着每两个对象之间的交互,一双部队正在他们两人。例如,如果你滚台球静止的球直接进入另一个,他们都将发挥彼此相等。移动球将在休息和击球将它推开,但它也将被推迟。

你觉得这个法律发挥作用每次你加速在汽车或飞行飞机。随着汽车加速和推进,你感觉你的座位的压力。座位是推你,但你也对座位上施加一个力。

这与《星际迷航》和企业?即使可能加速到光速的一半,这种强烈的加速度会杀死一个人砸他反对他的座位。尽管他会推迟大小相等方向相反的力,他的质量相比,星际飞船只是太小,会发生同样的事情蚊子你的挡风玻璃和飞溅。所以企18新利最新登入业怎么可能比光速快没有机上成员吗?

在下一节中,我们将看到《星际迷航》创造者开始绕过的问题发送物质18新利最新登入通过空间以超光速的速度。

为了回避问题的牛顿第三运动定律和物质的不可能旅行比的速度快光,我们可以看看爱因斯坦和空间之间的关系时间。综上所述,组成的空间,三维空间(上下、左右和forward-backward)和时间都是所谓的的一部分时空连续体。

重要的是要理解爱因斯坦的时空连续的工作,以及它如何与企业穿越空间。18新利最新登入在他的狭义相对论,爱因斯坦州两个假设:

1. 光的速度(每秒300000000米)为所有观察家都是一样的,他们是否移动。
2. 任何人都以一个恒定的速度移动应遵循相同的物理定律。

把这两个观点一起,爱因斯坦意识到空间和时间是相对的,运动中的物体实际上经历时间以较慢的速度比一个静止。虽然这是荒谬的,我们旅行非常慢光速相比,我们没有注意到在我们的手中手表的滴答声慢当我们跑步或在飞机上旅行。科学家已经证明了这种现象通过发送原子钟与高速火箭船只。他们回到地球身后的时钟在地上。

这是什么意思的柯克船长和他的团队吗?对象越是接近光速,对象实际上经历时间速度明显放缓。如果企业是安全地接近光速旅行我们的中心星系来自地球,地球需要25000年的时间。船员,然而,这次旅行可能只需18新利最新登入要10年。

虽然时间可能的个体上,我们还面临着另一个问题——一个联盟试图运行一个星际文明将遇到一些问题如果花了50000年一艘星际飞船达到银河系的中心,回来。

所以企业必须避免光速为了保持乘客与联合同步时间。与此同时,它还必须达到更快的速度比光为了移动宇宙以一种有效的方式。不幸的是,正如爱因斯坦在他的狭义相对论,没有什么是比光速快。因此太空旅行是不可能的,如果我们看狭义相对论。

根据爱因斯坦的广义相对论,弯曲的空间和时间问题。扭曲的时空连续体甚至会影响光的行为。

这就是为什么我们需要看后来爱因斯坦的理论广义相对论用于描述重力如何影响时间和流量的空间18新利最新登入的形状。想象一个伸长的表。如果你把一个保龄球中间的床单,床单将经球推下来的重量。如果你把一个棒球在同一个表,它会滚向保龄球。这是一个简单的设计,空间不像二维床单,但它可以应用于类似太阳系——更大质量物体像我们太阳可以扭曲空间,影响周围的行星的轨道。不属于太阳的行星,当然,因为他们的高速旅行的。

在下一个页面上,我们将看到它如何发挥作用的企业。18新利最新登入

操纵空间的能力是最重要的概念在飞行速度方面。如果企业可以扭曲时空连续体通过扩大其背后的面积和面积萎缩面前,船员可以避免的速度光。只要它创建自己的引力场,飞船可以在当地旅行速度非常缓慢,因此避免了牛顿第三运动定律的陷阱和保持时钟同步发射地点和目的地。船旅行并不是在“速度”本身——它更像是把目的地向它而推动其起点。

经泡沫周围的星际飞船,保护船只和船员为时间和空间扭曲。

因为爱因斯坦的广义相对论背后的思想是复杂的,仍然有待解释,这使得科幻作家的可能性敞开。我们可能不知道如何弯曲空间和时间18新利最新登入与我们当前的技术,而是一个虚构的文明设定在未来可能完全有能力发明这种装置正确的想象力。

在《星际迷航》的宇宙中,飞行速度是通过使用来完成的翘曲航行。经驱动是由物质-反物质反应,它是由一种物质双锂。这个反应产生高能等离子体被称为electro-plasma,一种物质有自己的磁场,这与星际飞船的反应经线圈。经线圈通常包含在《星际迷航》作者所说的经发动机舱。整个包创建一个“扭曲场”或“泡沫”的企业,允许该船和船员保持安全而操纵周围的空间。

之间的某个时候第一个电视连续剧(“《星际迷航:原创剧集”),第二个(“《星际迷航:下一代”),作者决定分配一个极限变形速度,使用规模Warp-1 Warp-10,旅游企业不允许在任何时候任何地方,看到这将使策划太容易了。显示,Warp-18新利最新登入10成为不可能的最大速度,无限的宇宙飞船将在各方面在同一时间。经- 9.6,根据“新一代”技术手册,是可达到的最高速度允许——这是设定在1909倍光速。虽然有一些不一致,下面的列表中的不同速度“星际迷航”宇宙:

在下一节中,我们将看看一些飞行速度的概念遇到的问题。

Les Bossinas /美国国家航空航天局
艺术家的表演一艘宇宙飞船旅行的速度太快。

所以爱因斯坦帮助“星际迷航”作家操纵空间科学虚构的宇宙,但它实际上可能建造一艘宇宙飞船,可以推动人们在巨大的星系在一个相对短的时间内?

物理学家米格尔Alcubierre建议使用所谓的“外来物质,“一种理论与负能量物质。如果能找到或创建,外来物质会排斥的工作空间和时间,创造引力场。

不幸的是,这是就其本身而言,可能的燃料来源,有更多的问题比解决方案时驱动变形速度的概念。即使企业以亚光速的速度旅行时,被称为脉冲驱动《星际迷航》的粉丝,旅行所需的燃料和能源迅速通过空间会太多,一个星际飞船。脉冲驱动的企业是由核聚变,点亮了同样的反应太阳并从某些产生巨大的爆炸核弹。根据劳伦斯·克劳斯博士的理论物理学家和作家”星际迷航的物理,“如果柯克船长想旅行一半光速的速度(150000公里每秒),星际飞船需要燃烧氢质量81倍,用于核聚变的燃料。技术手册的“《星际迷航:下一代”列出了企业超过400万吨的重量,所以这艘船需要超过3亿公吨的氢来前进。当然,减速停止,飞船需要另一个3亿吨的燃料,和一个潜在的旅行星系需要质量的6642倍的“企业”。

有些人提出了一个系统的设备收集氢气飞船旅行,上述的必要性来存储大量的燃料,但克劳斯表明这个设备必须约25英里宽捕捉任何值得使用。尽管氢是银河系中最丰富的元素,只有一个原子氢的每立方英寸。

使翘曲航行工作是另一件事。《星际迷航》中的翘曲航行动力反应问题反物质——结果是完整的毁灭和纯能量的释放。自反物质不是很常见的在我们的宇宙,联盟需要生产它,我们可以做今天的费米国家加速器实验室(费米实验室)伊利诺斯州。这个问题是一个问题的权力翘曲航行所需的燃料量。Kruass指出,费米实验室能产生500亿反质子在一小时内,足以产生一瓦的1/1000。你需要100000费米实验室的一个力量灯泡。生产足够的反质子弯曲时空连续体看起来几乎不可能到我们当前的技术。

虽然很少有机会在这个世纪的人类发展一艘宇宙飞船空间弯曲,前往遥远的星系比光速更快,这并没有阻止科学家和系列的粉丝们都考虑的潜力。最近的2007年11月,英国星际学会会议召集了几个物理学家称为“速度超过光速:打破星际距离障碍”[来源:《卫报》]。