SpaceX即将发射的新任务,真能颠覆广义相对论?

作者: 嘉伟

来源: 返朴

发布日期: 2023-06-12 08:01:36

SpaceX即将发射的新任务,可能会测试量子惯性假说,这一理论如果被证实,将颠覆现有的物理学基础,包括广义相对论和暗物质的概念。

探明暗物质的真身是当代宇宙学乃至物理学最核心的问题之一。遗憾的是,尽管经过了几十年的努力,却仍未找到暗物质存在的确凿证据。因此暗物质的替代理论拥有了自身的发展空间。甚至引出了颠覆现有物理学基础的某些结论,如不再把惯性看作是物体固有属性的量子惯性假说。很快,马斯克的猎鹰9号火箭将发射SpaceX Transporter 8任务,将会顺带检验被广泛视作伪科学的量子惯性假说的实际效应。

按照预定计划,6月12日(UTC时间,北京时间13日5:20-6:20左右),埃隆·马斯克创立的太空运输公司SpaceX的猎鹰9号火箭将发射Transporter-8任务,该任务会捎带测试一种黑科技设备的可行性。这种设备的原理基于量子惯性假说。设备名叫IVO量子驱动引擎,是一种纯电推进系统。然而,似乎大多数物理学家都认为这一实验是伪科学的炒作噱头,纯属浪费经费,IVO量子驱动引擎肯定不会成功。

为何学术共同体对这一停留在理论上的技术,抱持如此负面的看法呢?量子惯性又是什么意思?那还要从暗物质的发现说起……1930年代,瑞士的天体物理学家Fritz Zwicky注意到,后发座星系团旋转的速度太快了,考虑星系质量所能提供的引力大小,其向心力无法支持星系的高速旋转——所以星系本应该分崩离析。但它们显然没有。

摆在大家面前的基本有两条路:要么牛顿第二定律,乃至引力定律是错的,要么往星系里添加点别的东西,填充质量。因此,Zwicky得出结论,星系团里有大量我们无法看到的质量——他称之为暗物质。

在这种状况下,有人试图走出第三条路:普利茅斯大学物理学家Mike McCulloch于2007年提出了量子惯性学说。这是一种惯性理论,它试图用相对论和量子力学来解释物体在加速时所受到的反作用力。

根据QI,加速的物体会看到一个Rindler视界,这是因为信息传播有光速的限制。Rindler视界会把虚拟粒子转为真实的辐射,称之为Unruh辐射。QI认为,视界会在物体一侧减弱Unruh辐射,从而导致量子真空的梯度,在物体与其加速方向相反的方向施加一个推力,这就是惯性的起源。也就是说,按QI理论,惯性不再是物体的固有属性,而是环境施加某种推力造成的后果。

虽然相信QI学说的人不多,但它有个暗物质说和MOND理论所没有的好处,那就是马上就有机会检验一下该学说成色到底如何。由于QI预测我们可以从真空中获得推力和能量,这就引出了本文开头提到的IVO Quantum Drive——McCulloch依据QI原理设计的神奇引擎。2018年,美国国防部下属研究机构高级研究计划局向QI方向的研究人员授予了130万美元的合同,以研究量子惯性。

此举迅速引发了争议,因为相当一部分物理学家认为QI就是伪科学,而DARPA对它的投资,便成了变相为伪科学背书。

至于说DARPA为何会投资看起来如此不靠谱的技术,这其实和DARPA的官方性质相关。截至2021年,他们的使命是“为国家安全做出关键的技术投资”。

所以DARPA不介意适当投资一些相关的技术——就算事后证明那的确是伪科学,也不过区区百万美元而已;如若成功,则是科学领域前所未有的重大突破——似乎值得冒这个险。当然,DARPA也不会完全闷声投钱,它在合同里要求McCulloch和他的同事证实这种无工质引擎的可行性。IVO量子驱动引擎可以直接从真空中获得推力,所以也是无工质引擎。

而现在,由北达科他州的IVO公司开发,第一台IVO量子驱动引擎将于2023年6月12日通过SpaceX Transporter 8任务发射到低地球轨道进行测试。

如果IVO Quantum Drive成功地并且令人信服地展示了QI理论在太空中的应用,那确如这位联合创始人所说,他们将创造历史。从那以后诸如方舟、世代飞船等概念,将不再停留在科幻小说和电影里。

果真如此,McCulloch将成为新时代的爱因斯坦。现代物理学,无论是理论物理还是天体物理,都将被彻底颠覆。就像当初相对论取代了牛顿力学的地位一样,QI理论将取代相对论的位置,同时把暗物质这个概念丢到历史垃圾堆里。现在和未来的所有观测数据,如宇宙的总质量、年龄、可见宇宙的半径等等,都需要引入QI理论做重新解释。

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