第7章 曲率引擎的曙光(2071-2090)
6.1 CERN的意外发现
2071年,欧洲核子研究中心(CERN)的大型强子对撞机进行了一次升级,能量提高到了之前的10倍。在一次高能铅离子对撞实验中,物理学家们观察到了一个异常现象:某些粒子在穿越强磁场区域时,似乎以超过光速的速度运动了极短的距离。最初他们以为是仪器误差,但经过多次重复实验,这个现象依然存在,而且可以精确复现。
经过两年的理论研究和实验验证,物理学家们终于揭开了这个现象的背后原理:在极高的能量密度下,时空本身会发生微小的褶皱,粒子可以在这些褶皱中“跳跃“,从一个点瞬间移动到另一个点,而不需要穿越中间的空间。从外部观察者的角度看,这就好像粒子的速度超过了光速。“我们不是打破了相对论,“项目负责人汉斯·韦伯在新闻发布会上说,“我们是找到了绕过相对论的方法。就像你在一张纸上从一个点到另一个点,最近的距离不是直线,而是把纸折起来,让两个点重合。“
这个发现震惊了整个物理学界,它意味着超光速旅行在理论上是可能的。此前科学家们认为,任何有质量的物体都不可能达到光速,更不用说超过光速,因为这需要无限大的能量。但新的发现表明,我们不需要让飞船本身达到光速,而是可以通过操纵时空本身,让飞船前方的空间收缩,后方的空间膨胀,这样飞船就可以在“时空泡“中以超光速前进,而飞船本身相对于周围的空间仍然是静止的,不会违反相对论。
这种推进方式被称为“曲率驱动“,或者“虫洞驱动“,早在几十年前就被理论物理学家米格尔·阿尔库别雷提出过,但一直被认为是纯理论的幻想,因为它需要“负能量“才能实现,而负能量在自然界中几乎不存在。但CERN的实验证明,在极高的能量下,我们可以在局部时空产生微小的负能量密度,虽然持续时间只有几纳秒,但这已经证明了理论的可行性。
接下来的十年,全世界的物理学家和工程师都投入到了曲率驱动的研究中。要实现可实用的曲率驱动,需要解决三个关键问题:如何产生足够的负能量来维持稳定的时空泡,如何控制时空泡的方向和速度,以及如何避免飞船被时空泡边缘的高能辐射摧毁。2078年,第一个实验室原型机制造成功,它可以在一纳秒内将一个光子移动1米的距离,相当于光速的300倍。虽然这个效应只能持续极短的时间,而且只能移动微观粒子,但这是曲率驱动技术的第一个实用化演示。
2085年,第一个宏观物体的曲率驱动实验取得成功。一个质量为1克的金属球,在实验室中被“曲率场“推动,以每秒10公里的速度移动了10米。整个实验过程没有产生任何推力,金属球周围的时空被扭曲,它本身并没有感受到加速度,就像被空间本身“拉“着前进。“这和传统的推进方式完全不同,“首席工程师说,“传统火箭是靠向后扔东西获得推力,而我们是在拉动时空本身。“
曲率驱动技术的突破,为人类的星际航行打开了大门。此前,即使使用核聚变推进,到达4.2光年外的比邻星也需要1000年的时间,这对于人类的寿命来说是无法接受的。而曲率驱动可以将飞船的速度提高到光速的10倍甚至更高,到达比邻星只需要几个月的时间,星际旅行将变得和太阳系内的旅行一样方便。
6.2突破号的处女航
2088年,第一艘装备曲率驱动系统的实验飞船“突破号“建造完成。飞船全长30米,重约50吨,前部是曲率引擎舱,后部是核聚变反应堆,中间是乘员舱,可以容纳5名宇航员。曲率引擎的核心是一个环形的粒子加速器,可以产生极高能量的粒子束,在飞船前方制造时空收缩,后方制造时空膨胀。它的最大速度可以达到光速的10倍,也就是说,它在一年时间里可以飞行10光年的距离。
2089年1月1日,“突破号“从月球轨道的船坞发射,开始了它的处女航。这次任务的目标是飞行到距离太阳100天文单位的柯伊伯带,测试曲率驱动系统的稳定性和可靠性。全球数亿人观看了发射直播。当曲率引擎启动的那一刻,飞船没有发出任何火焰,也没有感受到任何震动,只是周围的星光发生了轻微的扭曲,然后飞船就消失在了视野中。
8小时后,“突破号“成功抵达100天文单位外的目标区域,发回了拍摄的柯伊伯带天体的照片。按照传统的推进方式,这段路程需要飞行20年,而“突破号“只用了8小时。当成功的消息传回地球时,控制中心里一片欢腾。“今天是人类文明的新纪元,“任务指挥官李薇说,“我们终于打破了光速的枷锁,整个银河系都将成为我们的后花园。“
但这次航行也暴露了曲率驱动技术的很多问题。首先是能耗问题,维持曲率场需要巨大的能量,“突破号“的核聚变反应堆输出功率的90%都被曲率引擎消耗,一次航行就要消耗掉飞船携带的50%的核燃料。其次是导航问题,在超光速飞行时,飞船无法接收外界的无线电信号,也无法观测周围的环境,因为所有的电磁波都被甩在了后面。飞船只能按照预先设定的航线飞行,一旦出现偏差就可能撞上天体。最严重的问题是时空泡的稳定性,当速度超过光速的5倍时,时空泡很容易受到外部引力场的干扰而崩溃,这会导致飞船被瞬间释放的巨大能量摧毁。
工程师们花了五年时间解决这些问题。2094年,第二代曲率引擎研制成功,能量效率提高了10倍,时空泡的稳定性也大大提高,可以支持最高20倍光速的飞行。导航系统也进行了升级,飞船可以在亚光速状态下扫描前方的航路,避开障碍物,然后再进入超光速飞行。星际航行的安全性大大提高。
6.3比邻星的召唤
2095年,人类第一艘星际殖民飞船“希望号“正式开工建造。这是一艘真正的巨舰,全长1200米,排水量150万吨,可以容纳1万名乘客和船员,携带足够的设备和补给,在目的地建立永久殖民地。飞船装备了5台第二代曲率引擎,最高速度可达15倍光速,到达4.2光年外的比邻星只需要4个月的时间。
飞船的设计充分考虑了长期星际航行的需求,内部有完整的生态循环系统,可以实现空气、水和食物的100%循环利用。船上有居住区、农业区、工业区、医疗区、娱乐区,甚至还有学校、公园和模拟重力的健身区,乘客在船上的生活和在地球上几乎没有区别。飞船还携带了大量的3D打印设备和机器人,可以在到达目的地后,利用当地的资源快速建设基地。
2099年10月1日,“希望号“在火星轨道的船坞正式下水,开始了前往比邻星的历史性航行。飞船上的1万名乘客来自全球各地,有科学家、工程师、医生、教师、工人,他们是人类文明的使者,将在比邻星系统建立人类的第一个星际殖民地。“我们带着地球的希望出发,“船长在出发仪式上说,“无论遇到什么困难,我们都会在那里扎根,让人类文明的火种在另一个恒星系统点燃。“
经过4个月的航行,“希望号“于2100年2月成功抵达比邻星系统。比邻星是一颗红矮星,质量只有太阳的1/8,表面温度只有2800摄氏度,发出暗红色的光芒。它的周围有三颗行星,其中比邻星b位于宜居带内,质量是地球的1.3倍,表面温度约为零下40摄氏度,拥有浓密的大气层,主要成分是氮气和二氧化碳。
探测器发回的照片显示,比邻星b的表面有大片的液态水海洋,由于红矮星的紫外线辐射很强,海洋中富含藻类,呈现出深绿色。大气中的氧气含量约为5%,人类需要佩戴呼吸设备才能生存,但可以通过种植植物逐渐提高氧气含量。“这是一个完美的殖民地,“行星科学家兴奋地说,“它比火星更适合人类居住。“
2100年5月,第一批殖民者登陆比邻星b,在一个大型海湾旁边建立了第一个基地,命名为“黎明城“。人类文明正式走出了太阳系,成为了一个真正的星际文明。此时距离旅行者1号发射,已经过去了123年。一百多年前,那个小小的探测器带着人类的问候飞向星空,今天,我们终于亲自来到了恒星之间。

