超材料是一些物质,它们有能力支持电场和磁场,但性能是可以改变的。以恰当的方式摆弄这些属性,就能够以各种稀奇古怪的方式引导电磁波。
这个想法的最高调的使用是制造隐形斗篷,但还有一个更精彩。原来,在超材料和引力两者使光弯曲的方式之间有一个常规的数学类比。在超材料内,电磁空间变得扭曲,其方式恰恰和广义相对论中的时空扭曲一样。
这意味着物理学家可以使用超颖物质来模拟宇宙本身和广义相对论的各种奇特现象。我们已经看过各种实验,试图重新创造黑洞、大爆炸甚至多元宇宙。
但还有一件事,广义相对论似乎允许超过光速运行。在1994年,墨西哥物理学家迈克尔·阿尔库别尔(Michael Alcubierre)认识到,,相对论否认的比光速更快的运行是相对于时空结构,但并没有限制时空中的不同区域相对于彼此的运动速度。
这表明了一种方法,可用以制造时空扭曲引擎。阿尔库别尔设象,有一个小型的平坦时空,飞船停在里面,周围环绕着时空泡(bubble of spacetime),时空泡在运行方向收缩,使你的目的地更近,而在你背后伸展。他表明,这种收缩和伸展可以让时空泡——和里面的宇宙飞船——超光速运行。
今天,马里兰大学伊格尔·斯莫连尼诺乌(Igor Smolyaninov)指出,如果这种时空泡在时空中是可能的,那么就应该可以在超材料中模拟它们。
他的分析很有意思。原来,速度比光快的运行在任何物理学上可实现的超材料中都是不可能的。这就同意了阿尔库别尔想法中的各种分析,认为时空泡将会非常不稳定,超光速运行是不可能的。
然而,斯莫连尼诺乌说,用这种方法进行低于光速的传播还是可能的,并说明怎样扭曲旅行者前后的空间,来达到四分之一光速。
这不是曲速航行速度(Warp Speed),实际上也没有接近它。但无论以谁的标准来说,这都是一个相当快的速度。
剩下的只是有人要实际制造一种超材料,具有这种奇特性能。根据这种东西的开发速度判断,我们不应该会等太久。
如何用超材料制造时空扭曲驱动器
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