在《三體3:死神永生》中,使用曲率引擎驅動,飛船應如何正確脫離光速?

PerTurbed忐忑


三體是一部科幻小說,雖然是硬科幻,但當然還是不能避免地在一些細節上有一些小BUG。不過就題主提出的這個問題,我倒認為算不上BUG。

我的物理不怎麼樣,但就我閱讀時的理解而言,我覺得三體中的曲率飛船在關閉曲率引擎後,並不會出現題主說的“巨大的速度產生的動能”。

首先來看曲率驅動發現的過程。在書中,這是艾AA發現的,她做了一個小實驗,尾部插上香皂的小紙船在裝滿水的浴缸,無須驅動就移動了。原因是香皂溶在水裡之後,小船尾部的張力減小,而前方張力依舊,就把小船拉向了前方。

所以在書中,曲率驅動的原理就是將太空飛船後部空間“熨平”,使飛船被前方曲率更大的空間拉過去。

……一艘處於太空中的飛船,如果能夠用某種方式把它後面的一部分空間熨平,減小其曲率,那麼飛船就會被前方曲率更大的空間拉過去,這就是曲率驅動。

這個方法與空間摺疊不同,所以飛船不會超光速,但卻可以無限接近光速。

我的理解就是,書中的曲率飛船並不是真的以近光速飛行,而是被動地被前方空間拉動,就效果而言接近光速。

這一點,可以從飛船啟動曲率引擎時並不需要進入傳統飛船加速時所必須的“深海狀態”得到佐證。

在三體第二部中,速度最高可以達到光速的15%的太空飛船,在加速到最高級別的“前進四”時,必須先在艙室中住滿一種含氧量十分豐富、經過訓練的人員可以直接呼吸的“深海加速液”。因為這時飛船處於最高推進功率,巨大的加速度所產生的超重過載是人體承受極限的十多倍,必須先把飛船內部變成深海狀態,艙內人員才能承受這種過載。到了第三部,曲率光速飛船出現了,照理加速時產生的過載,就更是人體所不可能承受的。

但是當坐上曲率飛船的程心和艾AA問羅輯是否需要進入深海狀態時,羅輯的回答卻是否定的。

“我們要進入深海液嗎?”AA問,但她心裡清楚,如果是常規推進,這樣級別的加速度,進入什麼液都要被壓成薄餅的。“
不需要任何準備,這是空間驅動,沒有過載。”

不但不需要進入深海狀態,而且不需要“任何準備”,理由是空間驅動沒有過載。

我的理解就是,曲率飛船啟動曲率引擎後,前進全靠前方的空間“拉動”,而不是靠自身的動力,類似滑行吧,所以不存在超重過載的問題。

既然飛船此時自身沒有動力,類似“滑行”,也就可以認為此時飛船並不是處在題主所說的自帶速度的“常規航行”。這一點,同樣可以由曲率引擎工作時,核聚變發動機就停止工作來得到證明。

曲率飛船“星環號”啟動曲率引擎時,聚變發動機停下來了:

“曲率驅動引擎啟動,系統運行正常。空間扭矩:23.8。推進曲率比:3.41:1;‘星環’號將在六十四分十八秒後進入光速。”在程心和AA的感覺中,A.I.宣佈的啟動更像是停機,因為周圍突然安靜下來,而且這安靜一直持續下去。她們知道,安靜是由於聚變發動機停機所至,聚變堆和推進器產生的嗡嗡聲消失了,但再也沒有其他的聲音來填補,真的很難相信有什麼東西啟動了。

這裡寫得很清楚,曲率驅動引擎啟動時,聚變發動機就停機了。而曲率驅動不產生動力,所以沒有聚變發動機工作時的那種嗡嗡聲。

當飛船接近DX3906恆星時,也是先關閉曲率引擎,再啟動聚變發動機的:

“星環”號關閉曲率引擎後,啟動了聚變發動機,飛船上的寧靜被打破了,出現了推進器的嗡嗡聲和微微的震動。……

這裡也寫得很清楚,曲率引擎關閉之後,聚變發動機才啟動,這時才有嗡嗡聲和輕微震動。

所以,我認為曲率飛船在“脫離光速”,並不是像題主說的“曲率引擎先行關閉,然後再使用核聚變推進減速”。這兩套引擎的開關順序沒錯,但關掉曲率引擎後使用核聚變引擎,並不是為了減速,而是為了加速。

之前使用曲率引擎時,飛船自身並沒有主動運動,而是靠前方的空間“拉動”。所以當曲率引擎關閉時,沒有動力的飛船就不能飛了,要繼續飛,就得開啟核聚變引擎。當然,核聚變引擎產生的動力,並不能使飛船接近光速。所以從效果上看,反而像是之前以近光速前進的飛船“減速”了。

其實用題主自己的描述也能說明。題主說,“飛船利用曲率驅動加速到光速時實質上是空間隨船體一起運動,所以可認為是飛船相對於其所處空間靜止”。既然是空間和船體一起運動,那空間和船體之間就不存在相對速度,或者說相對速度為0。而就“絕對”速度而言呢,不但空間本來就是“靜止”的,就連跟著一起運動的飛船也是“

靜止”的。當曲率引擎關掉後,空間不再“拉動”飛船,但飛船本來就沒有自身的速度啊,也就不存在“一瞬間之內在常規航行狀態下相對於周圍空間以光速運動”,所以也就不會有“巨大的速度”產生的足夠導致船體“灰飛煙滅”的動能了。

參見之前的相關問答:

《中光速飛船產生的航跡是什麼,有那麼大的危害嗎?》

以上是頭條號“海闊天空詩酒花”的回答。歡迎在今日頭條APP關注“海闊天空詩酒花”,圖文、問答、視頻,海闊天空隨便聊。


海闊天空詩酒花


科幻作品中本來就是理論與BUG並存的設計,刨除硬理論不說,也許BUG只有作者能解釋的通。當然,既然作者提出曲率引擎的概念,說明當代有人提出這種猜想,也肯定有足夠的理論支持,但您考慮是用常規理論核動力提供的阻力減速是肯定行不通,非要說出減速的方案,當下最流行的猜想有量子發動機、離子發動機等比較適合減速。然後還有像流浪地球裡說的,用1000年的時間逐漸減速。還有我猜想,既然作者用曲率引擎,和《三體》常用的“降維打擊”降低維度獲得能量加速到光速的理解很像,作者會不會想像用“升維”減速呢?


佇顏空間


看了樓主的問題,也看了朋友們的回答,感覺樓主好像忽視了一些問題。

第一個問題:《三體》中曲率飛船是怎麼飛行的?答:曲率加速→光速滑行→掉轉方向曲率減速。

如上圖所示,相信看了這個示意圖就會基本理清《三體》中曲率飛船的工作原理。在《三體》中劉慈欣先生除了沒有讓曲率飛船超光速之外,增加了黑域的設定之外,對曲率飛船的描寫大致符合主流曲率飛船的假想。在《三體》中,曲率飛船的飛行主要分為三個階段:

第一個階段:加速階段。啟動曲率發動機,形成空間泡,膨脹飛船後方的空間,壓縮飛船前方的空間,依靠飛船前後形成的空間差,把飛船推動前進(當然也可以說拉動前進)。根據曲率發動機的功率,加速階段有很大的差異,程心的星環號大約需要60多分鐘,而歸零者只要100千米的距離,也就是3000分之1秒。因為曲率發動機會造成空間的嚴重扭曲,所以這些被扭曲過的空間將不會還原,最終會形成一個大約50——120天文單位左右的低光速黑域。

歸零者的超級曲率發動機因為對空間扭曲過大,黑域最終變成了死線,在死線內光速被降低至“0”,所有的物質包括夸克也失去了震動,被完全殺死。從量子理論來說,因為夸克(量子的一種)的位置和速度已經從不確定變成了確定,所以死線內溫度將降至絕對“0”度。

第二個階段:滑行階段。關閉曲率發動機,以光速在正常空間中滑行,這個階段因為關閉了曲率發動機所以不會形成黑域。

第三個階段:減速階段。掉轉飛船方向,再次啟動曲率發動機,通過與第一階段相反的方向扭曲時空使飛船達到減速的目的。因為再次扭曲了時空,所以在這個階段仍然會產生黑域。需要說明的是無論是常規推進的飛船還是曲率飛船,都是採用掉轉方向,反向做工的方式來減速。

第四個階段也就是飛船當減速到安全程度之後,才會關閉曲率驅動,再次掉轉方向,啟動聚變發動機進行常規推進,以便於安全的降落、對接等等。這只是人類飛船落後的表現,在不能瞬間啟動和脫離光速情況下采用的備用方案。對於黑暗森林中的神歸零者,他們的飛船根本就不需要這種落後的技術,無論到哪裡都是瞬間到達。

第二個問題:曲率飛船光速飛行為什麼不會把飛船壓扁?答:因為飛船本身沒有動,是空間被壓縮了。

首先必須要明白一個問題:任何一個飛船以光速進行飛行都不會被壓扁,只有在加速或者減速的情況下,才會因為巨大的衝擊力被壓扁。因此在曲率飛船滑行的階段,

曲率飛船在加速和減速階段之所以沒被壓扁,就像你說的其實是飛船本身沒有動,而是空間被向後或向前壓縮了。

第三個問題:既然曲率飛船本身沒有動,為什麼在滑行階段仍能以光速進行飛行?答:慣性!

這個問題其實是第二個問題引申出來的問題,雖然在加速階段飛船實際本身沒有動,只是空間被壓縮了。但如果把空間設為參考,飛船事實上已經在以光速進行移動,所以仍然會形成慣性。但由於這個階段曲率發動機處於停機狀態,所以不會產生黑域。在《三體》中程心的星環號就是在太陽系加速之後,關閉曲率發動機,以光速滑行了286光年到達的藍星星系。而後在藍星星系掉轉飛船方向,再次啟動曲率發動機進行減速。因此星環號在太陽系和藍星星系分別製造了兩個黑域。

總之越是詳細考究就越覺得劉慈欣先生邏輯之考究、嚴密,在曲率發動機的工作原理上沒有絲毫馬虎。如果說真有一點瑕疵的話,只能說星環號周邊那些常規推進的逃跑飛船了,因為此時星環號的曲率發動機已經啟動,扭曲時空的半徑以幾十天文單位計,這些飛船將會因為光速被降低瞬間撞毀,怎麼可能還在那裡嫉妒、調侃程心呢?

致力科學於科幻,專注深度,歡迎喜歡科幻的朋友關注:深度科幻!


分享到:


相關文章: