宇宙無垠,你我都夢想駕駛者光速飛船暢游宇宙,但是要使宇宙飛船達到光速,都要解決那些問題呢? ?我們假設(shè)不考慮相對論,假設(shè)光速條件下也適用于牛頓力學(xué)定律(只是假設(shè)),來看看我們要解決的問題。 首先是能量問題,我們來看看,一個質(zhì)量70千克的成年人坐在光速飛船里,他的動能是多少吧,根據(jù)動能定理(1/2)mv2,得出達到光速時,這個人的動能是3150,000,000,000,000,000焦耳的能量,相當(dāng)于8750億度電,人們常用TNT當(dāng)量表示核武器的威力,一公斤TNT爆炸產(chǎn)生420萬焦耳能量,這就相當(dāng)于是7.5億噸TNT炸藥爆炸產(chǎn)生的能量,或者相當(dāng)于1.5億噸標準煤完全燃燒放出的能量。 ?這個數(shù)量有多大呢?當(dāng)年扔到廣島的原子彈相當(dāng)于1.5萬噸TNT當(dāng)量。 ?要知道,這僅僅是將一個人加速到光速,他所獲得的動能。他還要坐在飛船里,還要有吃的、穿的,還有各種儀器設(shè)備,還有發(fā)射光速飛船過程中的能量損失,以及飛船所攜帶的能量物質(zhì)本身也要消耗能量。假設(shè)飛船和人以及各種生活設(shè)施總共兩噸重,這應(yīng)該是非常小的了,那么僅僅飛船本身就需要獲得差不多210億噸TNT當(dāng)量的能量,或者相當(dāng)于40億噸煤炭完全燃燒放出的能量。 ?顯然,光速飛行所需能量,傳統(tǒng)的煤炭石油是滿足不了的,如果我們實現(xiàn)了可控核聚變技術(shù),一公斤的核聚變物質(zhì)完全反應(yīng)釋放的能量相當(dāng)于3萬噸煤炭完全燃燒釋放的能量,這樣,將那個2噸的飛船加速到光速,就需要100噸的核聚變物質(zhì),這還不包括聚變物質(zhì)損耗以及能量利用率100%。更何況,這100噸核聚變物質(zhì)本身加速也需要能量50倍于2噸重的飛船所需能量。 ?那么我們使用宇宙中的終極能量來源:反物質(zhì),先不說這利用反物質(zhì)的技術(shù)能不能實現(xiàn),(還記得那個段子嗎,一個人說他制造出了一種液體,能快速溶解任何物質(zhì),那就有人問了:你用什么容器裝它呢?反物質(zhì)也一樣,它一碰見常見物質(zhì)就迅速湮滅,并將所有質(zhì)量轉(zhuǎn)化為能量,但是在我們的物質(zhì)世界里,拿什么來盛放它呢,這似乎已經(jīng)是一個悖論了) ?這些先不考慮,假設(shè)我們已經(jīng)能駕馭正反物質(zhì)的能量了,根據(jù)質(zhì)能方程可以得出:正反物質(zhì)湮滅所釋放的能量是核聚變釋放能量的140倍,那么將2噸重的飛船加速到光速需要消耗約800公斤正反物質(zhì)(當(dāng)然了,這期間不能有任何能量損耗) ?看來要實現(xiàn)光速飛行,只能借助反物質(zhì)能量了。 當(dāng)然以上沒有考慮能量損耗和相對論效應(yīng),實際上人類的宇宙飛船能量利用率是非常低的,大約只有不到1%,更何況還有相對論效應(yīng),越是接近光速的物質(zhì),它的質(zhì)量會越來越大,小說《三體》里,摧毀三體文明的就是一顆普通的光粒,就是將一顆非常小的物質(zhì)加速到光速,根據(jù)相對論效應(yīng),他的質(zhì)量無限大,攜帶能量也無限大,從而輕易摧毀了三體人的母星。這樣看來我們僅僅在理論上實現(xiàn)光速飛行,都要解決許多問題,更不用說實際中了。 當(dāng)然,限于篇幅,我僅從能量角度分析了光速飛行的困難,接下來,我再從其他角度分析實現(xiàn)光速飛行需要解決的問題。
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