可以利用重力波探測外星飛船

可以利用重力波探測外星飛船


你可以說,這正是艾薩克·牛頓的引力圖所做的——給出了物體的質量與其施加的引力之間的關係。你是對的。但時空曲率的概念比簡單的力產生了更豐富的現象。它允許一種排斥引力驅動我們的宇宙膨脹,在大質量物體和時空重力波周圍產生時間膨脹,並且——至少在理論上——它使曲速驅動成為可能。

阿爾庫別爾從與通常相反的方向解決了他的問題。他知道自己想要什麼樣的時空曲率。這是一個物體可以在扭曲時空區域衝浪的物體。因此,他逆向工作來確定創建此專案所需的物質配置類型。這不是方程式的自然解,而是「客製化的」。但這並不完全是他所訂購的。他發現他需要奇異物質,即具有負能量密度的物質,才能以正確的方式扭曲空間。

物理學家普遍對奇異物質的解決方案持懷疑態度,這是正確的。雖然從數學上講,人們可以用負能量來描述物質,但我們所知道的幾乎所有東西似乎都具有正能量。但在量子物理學中,我們觀察到,能量正性的小規模、暫時的違反可能會發生,因此,「沒有負能量」不可能是絕對的基本定律。

從曲速驅動到波浪

鑑於阿爾庫別爾的曲速驅動時空模型,我們可以開始回答我們最初的問題:它發出的信號是什麼樣的?

現代重力波觀測的基石之一,也是其最偉大的成就之一,是能夠使用一種稱為「數值相對論」的工具從物理場景中準確預測波形。

該工具之所以重要有兩個原因。首先,因為我們從探測器獲得的數據仍然非常嘈雜,這意味著我們通常必須大致了解訊號的樣子,才能將其從資料流中提取出來。其次,即使訊號如此之大以至於在噪音中脫穎而出,我們也需要一個模型來解釋它。也就是說,我們需要對許多不同類型的事件進行建模,以便我們可以將訊號與其類型相匹配;否則,我們可能會試圖將其視為噪音而不予理睬,或將其錯誤地標記為黑洞合併。

曲速驅動時空的一個問題是,除非它開始或停止,否則它不會自然地產生重力波。我們的想法是研究當曲速引擎停止時會發生什麼,特別是在出現問題的情況下。假設曲速引擎收容場崩潰了(科幻小說中的主要故事情節);據推測,奇異物質和重力波都會發生爆炸性釋放。我們可以並且確實使用數值相對論來模擬這一點。

我們發現,曲速引擎氣泡的崩潰確實是個極為劇烈的事件。扭曲時空所需的巨大能量以重力波和正負物質能量波的形式釋放出來。不幸的是,這很可能是船員們的末日,他們將被潮汐力撕裂。



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