恆星際旅行和超光速

快捷方式: 差异，相似，杰卡德相似系数，参考。

恆星際旅行和超光速之间的区别

恆星際旅行 vs. 超光速

恒星際旅行，是一個用來指在恆星或行星系統之間進行假想性的載人或無人太空旅行的名詞。恒星際旅行的難度是遠高於行星際航行的；太陽系以內的行星間的距离是不多於三十個天文单位的，而恆星間的距离卻往往是以百上千個天文单位計，而且很多時是以光年作單位。由于恆星間相隔遼遠，恒星際旅行速度需要達到光速的一個相當高的百份比，或者需要很長的旅行時間；要用上數十年至五十年，甚至更久。 人類現時的太空船推進技术仍未能滿足恒星際旅行所需的速度。即使具备假想性的能達到完美效率的推進系統，所需的動能對於當今的能量生產標準依然是巨大的。此外，航天器與宇宙塵埃和氣體的碰撞可以對乘客和航天器本身造成危險的影響。 現時，人们已經提出了諸多策略來實現恆星際旅行，其中有攜帶整個生態系統的巨型架構，以至到微細的空间探测器等。人们又提出了許多不同的航天器推進系統，以滿足航天器所需的速度，其中包括了核动力推进，和其他基於推測性物理學的方法。 無論是對於載人或無人星際旅行，都需要滿足相當大的技術和經濟挑戰。即使是對於星際旅行最樂觀的看法，都認為恆星際旅行只能在幾十年後才可行；更常見的預測是一個世紀或更遠。然而，儘管有挑戰，如果星際旅行能夠實現，那麼將會帶來極大的科學收益。 大多數星際旅行的概念都建基在一個發達的，能夠將數百萬公噸的物體移動到建築或操作地點，並且需要上千兆的電力來滿足建築或動力需求（例如或中的星際旅行概念）。如果太空太陽能發電成為地球能源結構的重要組成部分，這樣的系統便可以自然地發展成熟。消費者對於電力系統的需求將會催生一個恆星際旅行所需的每年數百萬公噸容量的太空物流系統。. 超光速（Faster-Than-Light, FTL或稱Superluminal）是一種速度比光速還快的概念，源自於相對論中對於定域物體不可能超過真空中光速的推論限制，光速成為許多場合下速率的上限值。在此之前的牛頓力學並未對超光速的速度作出限制。而在相对论中，运动速度和物体的其它性质，如质量甚至它所在参考系的时间流易等，密切相关，速度低于（真空中）光速的物体如果要加速达到光速，其质量会增长到无穷大因而需要无穷大的能量，而且它所感受到的时间流甚至会停止（如果超过光速则可能会出现“时间倒流”），所以理论上来说达到或超过光速是不可能的（至于光子，那是因为它在真空中永远处于光速c，而不是从低于光速增加到光速）。但也因此使得物理学家（以及普通大众）对于一些疑似超光速的物理现象特别感兴趣。 相對論出現後，超光速的意义出現在兩個領域，一個是物理上的（包括理論物理和實驗物理）以及天文學觀測方面，另一個是科幻方面，將相關條目條列如下：.

南門二

南門二（α Cen、半人馬座α）位於天空南方的半人馬座，英文名Alpha Centauri或Toliman，雖然肉眼分辨不出來，不過南門二實際上是一個三合星系統，其中一顆恆星是全天空第4明亮的恆星。不過因為其中兩顆恆星距離過近，肉眼無法分辨出來，所以它們的綜合視星等為-0.27等（超過第3亮的大角星），絕對星等為4.4等。南門二也作為南十字星座最外圍的指引而聞名，因為南十字星座的位置太過南邊，所以大部分的北半球都看不到。傳聞當年鄭和下西洋，就是用它來指引方向。 南門二是距離太陽最近的恆星系，只有4.37光年（約277,600天文單位）。比鄰星（Proxima Centauri）通常被認為是這個恆星系的成員，距離太陽只有4.24光年。因為南門二距離地球相對較近，所以在關於星際旅行的冒險小說中，理所當然將它當成「第一個停靠港口」，並預測在人口爆炸時甚至會對這個恆星系進行開發與殖民活動。這些觀點通常也在科幻小說與電子遊戲中出現。 2016年8月24日ESO（欧洲南方天文台）发布了他们的新发现——一颗位于比邻星附近的类地行星。.

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廣義相對論

广义相对论是現代物理中基于相对性原理利用几何语言描述的引力理论。该理论由阿尔伯特·爱因斯坦等人自1907年开始发展，最终在1915年基本完成。广义相对论将经典的牛顿万有引力定律與狭义相对论加以推廣。在广义相对论中，引力被描述为时空的一种几何属性（曲率），而时空的曲率则通过爱因斯坦场方程和处于其中的物质及辐射的能量與动量联系在一起。 从广义相对论得到的部分预言和经典物理中的对应预言非常不同，尤其是有关时间流易、空间几何、自由落体的运动以及光的传播等问题，例如引力场内的时间膨胀、光的引力红移和引力时间延迟效应。广义相对论的预言至今为止已经通过了所有观测和实验的验证——广义相对论虽然并非当今描述引力的唯一理论，但却是能够与实验数据相符合的最简洁的理论。不过仍然有一些问题至今未能解决。最为基础的即是广义相对论和量子物理的定律应如何统一以形成完备并且自洽的量子引力理论。 爱因斯坦的广义相对论理论在天体物理学中有着非常重要的应用。比如它预言了某些大质量恒星终结后，会形成时空极度扭曲以至于所有物质（包括光）都无法逸出的区域，黑洞。有证据表明恒星质量黑洞以及超大质量黑洞是某些天体例如活动星系核和微类星体发射高强度辐射的直接成因。光线在引力场中的偏折会形成引力透镜现象，这使得人们可能观察到处于遥远位置的同一个天体形成的多个像。广义相对论还预言了引力波的存在。引力波已经由激光干涉引力波天文台在2015年9月直接观测到。此外，广义相对论还是现代宇宙学中的的理论基础。.

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公里

--亦稱--（ → kilometre、），是一种長度計量單位，等於一千米，是國際單位制之一，符號为km。.

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光速

光速，指光在真空中的速率，是一個物理常數，一般記作，精確值為（≈ m/s）。這一數值之所以是精確值，是因為米的定義就是基於光速和國際時間標準上的。根據狹義相對論，宇宙中所有物質和訊息的運動和傳播速度都不能超過。光速也是所有無質量粒子及對應的場波動（包括電磁輻射和引力波等）在真空中運行的速度。這一速度獨立於射源運動以及觀測者所身處的慣性參考系。在相對論中，起到把時間和空間聯繫起來的作用，並且出現在廣為人知的質能等價公式中：.

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科幻

#重定向 科學幻想.

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相对论

对论（Theory of relativity）是关于时空和引力的理论，主要由愛因斯坦创立，依其研究对象的不同可分为狭义相对论和广义相对论。相对论和量子力学的提出给物理学带来了革命性的变化，它们共同奠定了现代物理学的基础。相对论极大的改变了人类对宇宙和自然的“常识性”观念，提出了“同时的相对性”、“四维时空”、“弯曲时空”等全新的概念。不过近年来，人们对于物理理论的分类有了一种新的认识——以其理论是否是决定论的来划分经典与非经典的物理学，即“非古典的＝量子的”。在这个意义下，相对论仍然是一种经典的理论。.

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航天器

航天器又名--、太空船或太空飛行器，是在地球大气层以外的宇宙空间中，基本按照天体力学的规律运动的各种飞行器。航天器与自然天体的不同之处在于其可以受控改变其运行轨道或进行回收。常见的航天器包括人造卫星、空间探测器、航天飞机和各种空间站等。航天器要完成其任务必须具备发射场、运载器、航天测控系统、数据采集系统、用户站台以及回收设施等的配合。如果需要載人，更需要攜帶維生資源、生命維持系統、成員觀察訓練程序的協助。 Noun.

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阿庫別瑞引擎

阿庫別瑞度規（Alcubierre metric），是一項推敲性的時空數學模型，被廣泛地認知為「阿庫別瑞引擎」（Alcubierre drive）。美国科幻作品《星际迷航》中稱之爲「曲速引擎」(Warp drive），作为超光速星際旅行的工具。「曲速引擎」這個别稱也會出現在物理學的期刊論文之中。中國科幻文學《三體》中，稱之爲「曲率引擎」，是驱动太空船以光速飞行的发动机。 阿庫別瑞引擎遵守廣義相對論中愛因斯坦方程式，在這範疇下建立出一項特別的時空度規。物理學家米給爾·阿庫別瑞於1994年提出了波動方式展延空間，導致航行器（簡稱為「船」）前方的空間收縮而後方的空間擴張，前後所連成的軸向即為船想要航行的方向。船在一個區間內乘著波動前進，這區間稱為「曲速泡」，是一段平直時空。既然船在泡泡內並不真的在移動，而是由泡泡帶著船走，廣義相對論中對於物體速度不可超過局域光速的限制就派不上用場。雖然阿庫別瑞提出的度規在數學上是可行的（符合愛因斯坦的場域等式），但其計算結果可能沒有物理學上的意義，也不一定表示真的能夠建造這種裝置。阿庫別瑞引擎的假想機制暗示了負的能量密度，因此需要奇異物質才能使用。所以如果正確性質的奇異物質並不存在，則阿庫別瑞引擎就不能被建造出來。然而，在當初發表的論文上，阿庫別瑞聲稱（接著一段物理學家分析蟲洞旅行的論述之後）兩個平行的板子之間產生的卡西米爾真空可以滿足阿庫別瑞引擎的負能量需求。另一個問題是雖然阿庫別瑞度規沒有違反廣義相對論，但廣義相對論並沒有包含量子力學的機制。一些科學家因此認為，阿庫別瑞引擎理論上允許回到過去的時間旅行，雖然廣義相對論理論上也允許回到過去的時間旅行，但結合了量子力學和廣義相對論的量子重力理論指出這種時間旅行是不可能的（見時序保護猜想），因此他們否定阿庫別瑞引擎的可能性。.

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虫洞

蟲洞（wormhole），又稱愛因斯坦-羅森橋（Einstein—Rosen bridge），是宇宙中可能存在的连接两个不同时空的狭窄隧道。蟲洞是1916年奥地利物理学家路德维希·弗莱姆首次提出的概念，1930年代由爱因斯坦及納森·羅森在研究引力场方程时假设黑洞与白洞透过虫洞连接，认为透过虫洞可以做瞬时间的空间转移或者做时间旅行。迄今为止，科学家们还没有观察到虫洞存在的证据，一般认为这是由于很难和黑洞相区别。 為了與其他種類的蟲洞進行區分，例如量子態的量子虫洞及弦論上的虫洞，一般通俗所稱之「虫洞」應被稱為「時空洞」，量子態的量子虫洞一般被稱為「微型虫洞」，兩者有很大的區分。 黑洞有一個特性，就是會在另一邊得到所謂的「鏡射宇宙」。愛因斯坦並不重視這個解，因為我們根本不可能通行。於是連接兩個宇宙的「愛因斯坦—羅森橋」被認為只是個數學伎倆。 但是，在1963年時，紐西蘭的數學家羅伊·克爾的研究發現，假設任何崩潰的恆星都會旋轉，則形成黑洞時，將會成為動態黑洞；史瓦西的靜態黑洞並不是最佳的物理解法。然而，實際上恆星會變成扁平的結構，不會形成奇點。也就是說：重力場並非無限大。這使得我們得到了一個驚人的結論：如果我們將物體或太空船沿著旋轉黑洞的旋轉軸心發射進入，原則上，它可能可以熬過中心的重力場，並進入鏡射宇宙。如此一來，愛因斯坦—羅森橋就如同連接時空兩個區域的通道，也就是「蟲洞」。 理论上，虫洞是连结白洞和黑洞的多维空间隧道，是无处不在，但转瞬即逝的。不过有人假想一种奇异物质可以使虫洞保持张开。也有人假设如果存在一种叫做幻影物质（Phantom matter）的奇异物质的话，因为其同时具有负能量和负质量，因此能创造排斥效应以防止虫洞关闭。这种奇异物质会使光发生偏转，成为发现虫洞的訊号。但是这些理论存在过多未经测试的假设，很难令人信服。.

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曲速引擎

曲速引擎（Warp drive）是一种假想的超光速（faster-than-light, FTL）推进系统，经常出现于科幻小说的设定中，尤以在影片《星际旅行》中最为常见。一架装载着曲速引擎的宇宙飞船，可以以快于光速的几个数量级的速度航行，同时又回避了时间膨胀的相对论性的问题。与其他科幻作品的超光速技术（比如、銀河便車指南系列中的）不同，曲速引擎并不允许在两点间进行瞬时旅行；曲速引擎技术在宇宙飞船周围创造出了一种正常时空的人工“气泡”。（这与进入独立的区域或维度截然相反，比如出现在星际大战、星际之门、战锤40000、巴比伦5号中的超空间）所以，以曲速速率航行的宇宙飞船在“正常时空”中仍能继续与物质相互作用。 運用空間翹曲（space warp）作為推進工具已成為一些物理學家（例如米給爾·阿庫別瑞）的理論推導主題（參見阿庫別瑞引擎），然而目前尚未有堅實的技術方法被提出，也不知道阿庫別瑞所提的效應理論上要怎麼引發。.

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