新研究模拟了因曲速引擎失效而产生的引力波

Josiah01 · 发表于 2024-7-31 21:49:34

　　想象一下一艘不是由发动机驱动的宇宙飞船，而是通过压缩前方的时空来驱动。那是科幻小说的范畴，对吧？嗯，不完全是。几十年来，物理学家一直在探索“曲速引擎”的理论可能性，而《天体物理学开放杂志》上发表的一项新研究更进一步——模拟这种引擎发生故障时可能发出的引力波。
　　曲速引擎是科幻小说中的重要内容，理论上可以让宇宙飞船以超光速飞行。但不幸的是，实际建造曲速引擎存在很多问题，比如需要一种具有负能量的奇异物质。
　　曲速引擎指标的其他问题包括可能用它来创建违反因果关系的封闭时间曲线，以及从更实际的角度来看，船上人员在实际控制和停用气泡时遇到的困难。
　　这项新研究是伦敦玛丽女王大学、波茨坦大学、马克斯·普朗克引力物理研究所 (MPI) 和卡迪夫大学的引力物理学专家合作的成果。虽然它并没有声称已经破解了曲速引擎密码，但它使用数值模拟探索了曲速引擎“遏制失效”的理论后果。
　　这项研究的第一作者、伦敦玛丽女王大学的凯蒂·克拉夫博士解释说：“尽管曲速驱动纯粹是理论上的，但它们在爱因斯坦的广义相对论中有着明确的描述，因此数值模拟让我们能够探索它们可能以引力波的形式对时空产生的影响。”
　　共同作者、卡迪夫大学物理与天文学院的塞巴斯蒂安·汗博士补充道：“米格尔·阿库别瑞于 1994 年在卡迪夫大学攻读博士学位期间创造了第一个曲速引擎解决方案，随后在波茨坦的 MPI 工作。因此，在引力波天文学时代，我们继续进行曲速引擎研究是理所当然的。”
　　结果令人着迷。坍缩的曲速引擎会产生明显的引力波爆发，这是一种时空中的涟漪，通常用于探测黑洞和中子星合并的引力波探测器可以探测到它。与天体合并发出的啁啾声不同，这种信号是一种短暂的高频爆发，因此目前的探测器无法探测到它。
　　然而，未来可能会出现频率更高的仪器，尽管目前还没有资助此类仪器，但制造它们的技术是存在的。这增加了利用这些信号寻找曲速引擎技术证据的可能性，即使我们无法自己制造它。
　　Khan 博士警告说：“在我们的研究中，时空的初始形状是 Alcubierre 描述的扭曲气泡。虽然我们能够证明未来的探测器原则上可以发现可观测信号，但考虑到这项工作的推测性质，这不足以推动仪器的发展。”
　　这项研究还深入研究了坍缩曲速引擎的能量动力学。这个过程会发出一波负能量物质，然后是交替的正能量波和负能量波。这种复杂的舞蹈导致系统总能量净增加，原则上，如果发出的波与正常物质相互作用，可能会提供另一种坍缩迹象。
　　这项研究拓展了我们对奇异时空和引力波的理解。迪特里希教授评论道：“对我来说，这项研究最重要的方面是能够精确模拟负能量时空的动态，以及将这些技术扩展到物理情况的可能性，这可以帮助我们更好地理解宇宙的演化和起源，或者避免黑洞中心出现奇点。 ”
　　克拉夫博士补充道：“这提醒我们，理论思想可以推动我们以新的方式探索宇宙。尽管我们对看到任何东西的可能性持怀疑态度，但我确实认为它足够有趣，值得一看。”
　　研究人员计划研究信号如何随不同的曲速驱动模型而变化，并探索以超过光速的速度行进的气泡的坍缩。曲速可能还很遥远，但了解宇宙秘密的探索仍在继续，每次模拟碰撞。

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