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所以,想要继续获得加速度,或者想要在接近目标时减速,这里我要说明一下,减速的本质就是反向加速度。
从我们曾经掌握的原理上来说,唯一的办法只能是通过减少飞船的质量来实现,说得通俗一点就是:必须喷出东西。”
“那么问题来了。”
大眼睛女学生又说话了,“这样一来,星际航行就存在一个悖论。
因为飞船加速、减速都要损失质量,所以,想要获得更长时间的加速,飞船的起飞质量就必须更大。
但问题是,起飞质量越大,就需要耗费越多的能量来加速。”
“说得好。”
汪若山点头赞许,“化学燃料的火箭研发就是在这个悖论的制约下遇到了瓶颈,我们加的燃料越多,飞船的质量就会越大,这些燃料实际上都消耗在了给燃料本身加速上。
更加悲剧的是,根据数学计算,飞船的整体质量越大,有效载荷所占的比例就越小。
也就是说,飞船造得越大越不划算。”
“那怎么办呢?”
女学生问。
“有人发明了离子发动机,这种发动机喷出的东西是微小的高能粒子,粒子质量很小,发动机可以持续喷出,不会像化学火箭那样喷出气体,没多少分钟就喷完了。
但离子发动机的缺点就是,由于喷出的物质质量太小,因此能提供给飞船的反作用力也太小,没法提供很大的加速度。
在太空中长距离巡航时,离子发动机能发挥作用,但想要在起飞阶段在太空中突然加速,就力不从心了。”
“要是能把粒子发动机喷出的粒子加速到无限接近光速呢?”
“粒子加速到光速,在理论上可以给飞船提供很大的加速度,满足星际航行的需要。
但难点在于,由于能量守恒定律,要把粒子加速到接近光速,就需要耗费非常巨大的能量。
这些能量从何而来呢?还是悖论,想要储存能量,就只能增加飞船的质量,而飞船的质量又会成为飞船加速的最大阻碍。”
“所以,想要突破星际航行技术的关键问题就在于如何用很小的质量获得巨大的能量。”
“你很聪明。
我们现在能够利用核能,但核能还不够。
人类目前已知的产生能量最高效率的方式是正反物质对撞湮灭,可以做到百分百的质能转化,一点点微小的质量就能爆发出惊人的能量。”
“反物质从何而来呢?”
“这是问题的关键。
正物质遍布宇宙,而反物质则极为稀少,在宇宙中收集反物质粒子效率太低。
而如果人造反物质,则又要消耗巨大的能量。
诸位刚开始学习量子力学,它不简单,它给人类打开了一扇门,也许能不消耗能量就可以获得反物质。”
“如何办到呢?”
“具体说来,真空并不是完全真空的,从微观层面来看,真空就像是一个沸腾的海洋,充满了量子涨落。
无数的正反粒子会在瞬间凭空产生,又瞬间互相湮灭。
假如我们能够成功预测正反粒子产生的时间和位置,在它们产生的那一瞬间,将正反粒子分开,就等于在真空中捕获到了反物质。”
汪若山言及至此,下课铃响了。
“好了,今天先讲到这里。”
汪若山从不拖堂,哪怕一分钟他也不拖。
同学们收拾书本。
汪若山的眼睛落在了刚才回答问题的女生身上。
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