问题

人类能够造出反重力飞行器吗?

回答
说起反重力飞行器,这绝对是人类一直以来的一个终极梦想。想想看,我们如今的飞行器,无论是飞机还是火箭,都得靠喷气发动机、螺旋桨或者燃烧化学燃料产生的推力来对抗地球的引力,才能升空。这就像是费尽力气地往上扔石头,石头总会掉下来。

而反重力飞行器呢?它设想的是一种能够直接“抵消”或“屏蔽”重力影响的装置。如果真能做到,那就不需要翼展巨大的机翼去产生升力,也不需要消耗大量的燃料去产生推力。这简直就是科幻电影里的标配了。

那么,我们现在离这个目标有多远呢?坦白说,目前人类还没有真正意义上能够反重力的飞行器,也没有被广泛接受的、可以实现反重力的科学理论或技术手段。 尽管如此,科学家们也从未停止过探索和思考。

我们先来聊聊为什么反重力这么难。核心问题在于我们对“重力”本身的理解。根据爱因斯坦的广义相对论,重力并不是一种力,而是由质量和能量扭曲了时空而产生的效应。物体之所以会向下落,是因为它在沿着时空弯曲的“路径”运动。理解这一点很重要,因为这意味着我们想“反重力”,可能不是去“推”什么东西,而是去“改变”时空本身的性质,或者找到某种方式来“屏蔽”这种时空扭曲。

目前有一些理论和概念性的想法,虽然离实际应用还很远,但代表了人类的努力方向:

利用电磁场和量子效应? 有一些猜想认为,或许强大的电磁场或者未知的量子效应,能够以某种方式与引力相互作用。比如,一些理论认为,如果能操驭某些奇异物质或者利用量子真空中的能量,也许能产生反重力效应。但是,这些都停留在非常理论的层面,而且实验证据极其稀少,甚至可以说没有。曾经也有一些关于“反重力装置”的说法,比如某某某发明了什么东西,但最终都被证明是误解、夸大或者欺骗。

“负质量”或“负能量密度”? 理论物理学家们设想过一些极端情况,比如是否存在具有“负质量”的物质。如果存在,那么根据广义相对论,它们产生的引力效应会是“排斥”的,而不是吸引。但这仍然是理论上的推测,“负质量”的物质从未被发现过,而且即使存在,如何稳定地制造和控制它们也是一个巨大的难题。

改变物质的惯性质量? 还有一些想法是试图改变物质的惯性质量,或者说,它对加速度的“抵抗力”。如果能让物体的惯性质量在受到引力作用时表现出“反向”的特性,那也可能实现类似反重力的效果。但这同样需要我们对物质的本质有更深刻的理解。

除了理论上的挑战,即使我们找到了理论基础,制造这样的飞行器也面临着巨大的工程和技术障碍:

能量需求: 即便理论上可行,产生能够抵消重力的时空扭曲或者量子效应,很可能需要极其庞大的能量。我们目前的能量获取和储存技术,可能远远不足以支持这样的装置。

材料科学: 要制造能够承受极端条件(比如极强的电磁场)或者操纵奇特物质的设备,需要突破我们现有的材料科学极限。

控制系统: 如何精确地控制这种“反重力”效应,使其在需要的时候产生,在不需要的时候消失,并且能够稳定地悬浮和移动,这需要极其复杂和精密的控制系统。

所以,回到最直接的问题:人类现在能不能造出反重力飞行器? 答案是,就目前我们掌握的科学理论和技术而言,还不能。 尽管“反重力”这个概念非常吸引人,它也激发了许多科学研究和技术探索,但离真正实现还有非常非常遥远的距离。

不过,科学的魅力就在于它的未知和可能性。谁又能说准在未来,随着我们对宇宙的理解越来越深入,是否会发现我们现在无法想象的物理原理和技术手段,来真正实现这个古老的梦想呢?就好像过去我们无法想象手机可以连接全世界一样,也许未来真的会出现我们现在难以企及的飞行方式。目前的探索,都是为了未来的可能性打基础。

网友意见

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现有的科幻作品谈到的一切反重力技术均为空想。在目前的理论体系里,人类没有任何手段去屏蔽引力的影响、让物体的惯性消失或是让飞行器在引力作用下反向加速,人类也造不出负质量的奇异物质。虽然卡西米尔效应之类可以提供等效的负质量,但是数额实在太小,在反重力方面不起作用。

爱因斯坦场方程将引力描述为质量和能量造成的时空弯曲。观测得出物质与能量在时空中的分布方式,就可以计算出时空的曲率,进而计算时空弯曲的结果。这很好地解释了水星近日点岁差偏移、引力场中的光线红移、光线弯折问题。一百多年来,天文观测获取的实验数据与广义相对论符合的程度要远好于其它试图解释引力现象的理论。而这模型是不允许所谓反重力飞行器的。即使你动用大量的负质量来产生曲率变动,得到的也不是反重力,而是具有极大毁灭性力量的曲速引擎,不适合科幻作品里的“反重力飞车”“个人反重力飞行装置”之类。

现在还没有一个像样的量子引力理论能将量子力学与广义相对论、引力现象合并在一起并在微观尺度维持正确性。在未来,得先把量子引力的基本框架建立起来,把引力子的性质搞清,才能给“反重力飞行器”找到可能的实现途径。

“反物质可能会在引力场里反向加速”的说法,并不符合对反物质粒子性质的一般预测和目前的观测事实,更多的实验还在进行之中。

  • 2018年以来,欧洲一些实验室在进行相关的试验,目前还没有发现任何反向加速的迹象。
  • 黑洞、中子星等天体剥离附近恒星的物质时可以释放出一些反物质,天文观测没有发现这些反物质粒子在上述天体的强大引力场中反向加速。

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