yang1030 发表于 2023-8-20 19:53:35

如果最终证明虫洞,曲速引擎等超光速星际旅行方式不可行,人类会如何看待宇宙以及星际探索?

如果人类最终发现任何科技只能允许宇宙飞船以较低光速的速度飞行,比如50%-60%,甚至20%-30%。无延迟的超光速通信不存在。任何星际旅行都要忍受漫长的旅程和等待,我们会如何看待这个宇宙以及自身的处境?
以光年计的殖民星球之间的距离,如果飞船单程所需时间极长(以人类寿命作为参考),还会允许繁忙的商路吗?超远距离且通信延迟极长的情况下形成怎样的政体?或者说连投送军事力量都非常麻烦,如何维持势力?会不会出现一建立殖民地就立刻独立的情况?
是不是只能寄托生物学和人工智能的进步,比如完成全人类种族的身体改造(机械飞升),让人类的寿命和适应恶劣环境的能力大幅提高,以此来间接降低长时间星际旅行的损失?假设宇宙真只能允许生物慢慢飞,是不是所有种族最终都会走向这一道路?

秋之舞 发表于 2023-8-20 19:53:54

事实上,即使没有超光速或者哪怕接近光速(比如光速的50%以上)的黑科技,恒星际探索也不是那么高不可攀的事情。
依照离人类科技现状相差还不算远的核聚变技术(不可控核聚变也可以将就用于造飞船),飞船速度理论上可以达到光速的12%,用100年可以飞12光年,170年可以飞20光年。170年对于现在人类大约是5~6个世代,在人类寿命得到延长后也许只需要3~4个世代,当未来人类研发出能够容纳上千人的星际飞船后,也可以有效避免航行中的近亲繁殖问题。据目前观测,离地球20光年以内的恒星已经有130多颗(这也符合恒星数量近似和距离立方成正比的规律),足够人类探索和开发了。这些恒星中超过70%都是红矮星,寿命可达到万亿年级别,如果人类进行恒星际的航行和探索只是为了最大限度延长人类文明的延续时间,不至于因为太阳光度增强而灭绝(大概5亿年后太阳光度就会增加到不适合人类生存,20亿年后地球就会变得类似金星,此时太阳离变成红巨星还很遥远),这些靠近地球的红矮星已经足够了。
除了红矮星,离太阳较近的其它恒星大部分也是质量跟太阳相当的黄色或橙色主序星,很多如天苑四还相当年轻,只有天狼星和南河三的质量明显大于太阳。

http://pic1.zhimg.com/v2-c0363bfdc7c9155f205ae2242d9fbedd_r.jpg?source=1940ef5c
虽然目前太阳系外最近的半人马alpha离地球也超过4光年,对于星际探索可谓难度巨大,但在并不算久远的将来,会有其他恒星比半人马alpha更加靠近太阳系。
红矮星巴纳德星将在1.17万年后抵达距离地球3.77光年处,这是在可预测未来首颗比目前比邻星更接近地球的恒星,也是代达罗斯计划的目标。
半人马alpha自身在2.96万年后抵达距离地球3.24光年处,达到离地球最近距离,届时用核动力飞船只需要25-30年即可抵达。
红矮星Ross248将在3.8万年后来到距离地球3.02光年处,旅行者2号会在4万年后从它1.7光年外掠过。
7万年后,红矮星2MASS J2146+3813将来到距离地球1.56光年处,已经触及奥尔特云边缘,如果使用核动力飞船全速前进,只需要不到15年就能到达,而nasa的新地平线号探测器迄今(2021年11月)都已经工作了16年。即便为了方便减速或者技术进展不够而使用更保守的“低速”飞船,也只需要100-200年抵达。

http://picx.zhimg.com/v2-c70595d0e9b0a23970f8d5cdd48e14c4_r.jpg?source=1940ef5c

以上是所有在未来10万年里会比比邻星更接近地球的恒星,其中包括了不少红矮星,虽然红矮星会把临近行星潮汐锁定,人类视觉也不太适合偏红的辐射,但完全可以居住在环绕红矮星公转、拥有旋转重力的太空城里,通过红矮星的光能发电维持生存。考虑到地球接受了太阳总能量的22亿分之一,对生物圈就已经绰绰有余,红矮星得到充分利用(比如“戴森云”之类)是完全可以供几十亿人在周围生活的。同时红矮星的耀斑问题也可以通过太空城的防护得到最大程度减轻。
(在大约130万年后,橙色恒星格利泽710将会接近到离地球不足0.2光年处,但时间太晚,人类在此前遇到的不确定性更多,暂不列入)
鸣谢 @赵泠 @ncc21382 @太空精酿

xchenxjiex 发表于 2023-8-20 19:54:10

如果你说的“人类”指的是科幻迷,那大概是一片悲观,感叹人类前途黯淡,宇宙简直是个黑暗囚牢。
如果你说的“人类”指的是天体物理学家,那大概会发发牢骚,水论文的备用路子又少了一个。
如果你说的“人类”指的是航天领域的人员,那他大概会嗤之以鼻,不借助天体引力的话,姆们万分之一光速的目标都足够吐血三升半的,你跟我扯什么光速限制?
如果你说的“人类”指的是政治家,那他大概会松一口气,如果光速真的是这个宇宙的终极限制的话,那么不可预估的风险应急预算可以省下好大一笔了。
然而这个问题的逻辑Bug是——
如果光速囚牢不可突破,那人类很难真正跨进恒星际时代;你太阳系都出不去呢,又哪来的底气认定自己的推论是“最终证明”?

allyescc 发表于 2023-8-20 19:55:00

绝望
没错就这词,绝望。
         动不动就有小说上来50%光速,90%光速的,幸好他们还没上110%光速,知道这玩意不能超光速。而实际上的人类极限航速呢?旅行者二号,100km/s左右;帕克,200km/s左右,大概是0.067%光速,照这速度去比邻星都得六千多年。
为什么理想和现实差距那么大???
因为加速要消耗能量的!!!能量是烧燃料得到的!!!最最简单的动能定理告诉我们加速到50%光速需要能量(焦耳)是11,250,000,000,000,000再乘以质量(公斤)。
觉得还不够大?挑战者号航天飞机空重70.552吨,上面那个数字要乘70552。
还不够刺激?液氢的热值是286kj/mol 简单计算下的话输出这么多能量要消耗2775万亿摩尔的液氢,大概55.5亿吨液氢作为燃料。
聪明的小伙伴已经发现了,没错,飞船的质量增加了,从70吨变成55亿吨,能量消耗原则上按比例增加八千万倍,燃料质量需要同时上升八千万倍,然后质量又增加了。。。
还不够刺激吗?以上计算是以液氢的燃烧热算的,对没错,不包括液氧这种氧化剂。氧化剂该加多少我也没点B数,质量上大概应该比液氢大八倍吧。
稍微放松一点:火箭烧液氢液氧产生推力,从液氢热值到实际推力做功效率未知,好像是推力越小效率越高。听说火箭要的是冲量而热值只是能量变化来着,具体咱也不懂,就把万能的热力学定律搬出来强行效率为1。再加上随着加速燃料减少质量会变轻,这个应该积分算,我怕麻烦,所以就强行三分之一。
然后继续爽---以上计算完全就是燃料在飞,没有计算船体本身的质量哦!
这还没算变轨和星际尘埃减速效果,也完全没考虑相对论效应,速度越快质量回越大加速所需的能量也会提高,正常一般提高点质量也没啥,但在这每公斤质量就要花费11,250,000,000,000,000焦耳的能量,多消耗八万吨液氢六十四万吨液氧,没错飞行员多别一泡尿就要多加三十万吨的燃料,三十万吨燃料又要加更多燃料。
原本第一次迭代燃料55亿吨,相对论效应假设质量提高百万分之一(懒得算了,随便设,逐渐癫狂。。。),燃料要增加。。。emmm很多很多吨,然后多出来的燃料都要消耗更多更多的燃料!让我们浸泡在燃料的海洋中狂欢!
然后说最后一击:你不但要加速到50%光速,还要减速回来,不然你就只有两个结果:
1.变成一颗昂贵的高速动能弹头,隔壁太阳送比邻星的大当量高速动能弹头能一击歼星,比光粒打击壮观多了,光粒打击多小气啊。
2.远远的打个酱油,你大概能肉眼看见比邻星一个小时左右,然后嗖的一下飞没影。
这意味着携带两倍(大雾,许多许多倍)燃料。
懂了么?化学能火箭速度提高到百分之几光速意味着指数增长的能量消耗和燃料消耗。同时意味着能把三体舰队像摁蚂蚁一样摁死的材料科学和文明生产力。你想像下0.5倍光速一粒灰打在飞船上会发生什么,那装甲强度不比水滴强的多了?
这也是为什么光速不可超越,为什么那么大坨粒子加速器消耗辣么多能量用辣么贵的超导环境只能把区区一束粒子束加速到相对论级别,能量是指数增长的。。。也就光子没有质量能到1C。。。
至于核动力。。。太空飞行需要工质的,无工质引擎还是漫威科技。。。屁股后面放核弹的推进操作持续好几年也是神一样的技术。
太阳帆?冥王星轨道外面太阳帆还有推力??
宇宙最可怕的地方就是它太大了,大到让人绝望。深知这一切还努力研究要解决问题的大佬们才是人类真正的勇气的体现。

<hr/>2021.2.19
好多人说我拿化学能算很不合理
我只能说,化学能是我们仅有的东西,在化学能之后看不到下一个可行的技能点。

无名小辈8 发表于 2023-8-20 19:55:59

这个问题让我想起了大刘的一篇小说《吞食者》,
吞食者是一艘世代飞船,已在银河系中飘行了几千万年。
它是靠吃行星长大,它的拥有者早已忘记了它的本源和目的。
它掠夺行星的资源,套住那颗行星后,把它吸干榨尽后吐出去,就像吃水果吐核儿一样。
吞食者并没太多的‘超技术’,推进系统的能量来源主要是核聚变。
它所掠夺的行星水资源除了用于吞食者人的生活外,主要是被作为聚变燃料。
发动机的推进方式也是基于动量守恒的反冲方式,并没有时空跃迁之类玄妙的玩艺儿。
星际空间确实茫茫无际,但真正适合我们高等碳基生物生存的空间并不多。
从我们所在的位置向银河系的中心方向,走不出两千光年就会遇到大片的星际尘埃,在其中既无法航行也无法生存,再向前则会遇到强辐射和大群游荡的黑洞……
如果向相反的方向走呢。我们已在旋臂的末端,不远处就是无边无际的荒凉虚空。
现在,我们的惟一活路是航行到银河系的另一旋臂去,我们也不知道那里有什么,但在这片空间呆下去肯定是死路一条。这次航行要持续一千五百万年,途中一片荒凉,我们必须在启程前贮备好所有的消耗品。这时的吞食帝国就像一个正在干涸的小水洼中的一条鱼,它必须在水洼完全干掉之前猛跳一下,虽然多半是落到旱地上在烈日下死去,但也有可能落到相邻的另一个水洼中活下去…

文明是什么?文明就是吞食,不停地吃啊吃,不停地扩张和膨胀,其它的一切都是次要的。

元帅深思着说:“难道生存竞争是宇宙间生命和文明进化的惟一法则?难道不能建立起一个自给自足的、内省的、多种生命共生的文明吗?像波江文明那样。”

大牙长出一口气说:“我不是哲学家,也许可能吧。关键是谁先走出第一步呢?自己生存是以征服和消灭别人为基础的,这是这个宇宙中生命和文明生存的铁的法则,谁要首先不遵从它而自省起来,就必死无疑。”星际人类的归宿是以世代飞船的形式在宇宙中扩张和征服,这样的旅途注定是单程的。
<hr/>刘慈欣作品合集(长篇科幻小说、中短篇科幻小说、科幻评论、散文随笔、访谈录) - 昭无知的文章 - 知乎
昭无知:刘慈欣作品合集(长篇科幻小说、中短篇科幻小说、、科幻评论、散文随笔、访谈录)

vfhpith 发表于 2023-8-20 19:56:57

基本事实是,核聚变理论上最多支持物体加速到光速的15%,考虑到减速,转向,实际可用5%就不错了。(小说三体这方面是比较严谨的)
如果能做到光速的15%以上,就已经说明,至少要掌握正反物质湮灭。
在掌握这样的能量的情况下,合成物质已经不是太大的问题,商业是不应该继续存在的。任何物品,都可以被(也许还叫3D打印机或者物质复制机)直接生成。
任何从遥远的星球运输物品都是亏本的,运输消耗的能量大于用纯能合成。
并且,如果能掌握这样的能量,应具备的技术等级应该会让意识上传成为非常简单的事,肉体是否存在是很值得商榷的。
至少,攻壳机动队这样的,生物机械化的身体,应该不难,有多少人会拒绝近乎永生的完美身体呢?
在这种情况下,人口问题,殖民问题都不应该会存在,去哪里殖民居住,有虚拟空间的程序更愉悦?
不喜欢虚拟世界,太阳系内的空间站也非常好啊,这样的能量掌握下,拆掉个小行星,做出山河大海的空间站不是啥问题,有什么必须要去其他星球呢?
只有探索,研究,流浪才是太空航行的主要目的,甚至不需要返程,只要信息能传回来就可以,每一艘太空船,就是一个社会,平时AI值班,成员都上传到虚拟空间,只要有能量就可以了。
地球吗,嗯,地表大概率会回到原始时期的样子,拆掉广阔的城市,巨大的水坝,让农田恢复为森林,只有少数定居点在地面,大部分在地下,这里生活着崇尚自然的,肉体状态的人(注定是少数)。
哦,对了,以上所有的前提是,强人工智能与人类和谐相处(大概率不会)。如果不能和谐相处,那就是另一个话题了
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