8.1反重力技术

人类科技发展到今天,各科学领域都已经取得了举世瞩目的成就,目前我们生活中的衣食住行方方面面都离不开科技,科技大大提高了生产力和生活水平,但你知道吗,和这些科技相关的基础物理学理论已经在近100年间没有大的发现和突破了,比如我们利用的交通工具,依然是化学燃料或者电能,发射卫星和飞船的火箭依然是利用燃料产生的作用力与反作用力,飞机依旧是靠涡轮燃烧燃料的推力和翅膀提供的升力,当然因为电子技术领域的发展,相关配套的内部器件已经发生了翻天覆地的变化,大部分汽车飞机开始采用了触屏操控,告别了电子按钮,但一个最极端侧例子就是代表人类航发科技巅峰的B-2轰炸机由于产自90年代,虽然外形是最先进的纯飞翼(无尾翼和方向舵),但内部的航电设备还是密密麻麻的按钮,即使它是30年前的产物,但20亿美金的单机造价依旧是人类科技的巅峰,大坤哥曾经在丹佛的美军空军基地远距离见过这个“大蝙蝠”,确实科幻,但基本飞行和动力原理和其他飞机没有本质上的区别。

8.1.1 B2隐形轰炸机和其内部驾驶舱仪表盘

我们都知道人类发射的火箭如果想摆脱地球的引力需要大量燃料产生的强大推力,以达到11.2千米每秒的第二宇宙速度,如果想挣脱太阳系需要的速度更高,就算是能达到这样的速度,估计还没看到太阳系的边界燃料早就烧没了,因此,这种传统的方式恐怕是无法帮助人类去探索更为广阔的宇宙了,科学家工程师很早就考虑过这个问题,从最基本的理论入手才会有最终的解决方案,我们看到的一切物体之所以都牢牢地立在地球上的原因就是万有引力,这被苹果砸在头上的牛顿发现了,并给出了大家中学物理课本中熟悉的理论公式,这也是普通大众唯一知道的和引力重力相关的知识,但如果深入了解一点 的话,爱因斯坦给出了 更为深入的解释,爱因斯坦在广义相对论中阐述了引力的本质其实是时空弯曲,也就是说引力其实是不存在的,大质量天体可以造成周围时空弯曲,而周围的天体能感知到这种时空弯曲,然后沿着弯曲的时空做测地线运动,体现出来的就是引力,就好比太阳对地球的引力或者地球对月球的引力,实际情况是太阳或地球这样的大质量天体扭曲了周围的时空,让相对较小的周围天体在这个扭曲时空中按扭曲方向绕其运动,做一个直观化的解释就是如下图这位物理老师在课堂上演示的小实验,一个用弹力橡皮材料做的类似蹦蹦床的平面,先将一个铅球放入该平面,因为铅球很重,会让其沉在材料表面变形后形成的中心坑中,如果把铅球比作地球,弹力橡皮平面比作空间,那么此时,平面的变形就相当于由于被大质量扭曲的时空,此后再向该平面放入轻质量的网球,或乒乓球,都会绕中心转圈,并最后掉入中心坑中,当然绕圈运动会持续一段时间,就这好比小质量的天体月球绕大质量的天体地球的运动。

8.1.2 物理老师的时空弯曲模型演示

当然这只是演示,相对论对引力的解释也同样在天体物理学中得到了证明,我们都知道光在无任何介质的空间中是走直线的,但如果空间弯曲了,光也会跟着转弯通过,早在上世纪初, 为了证实时空弯曲理论,1919年,英国皇家科学院派出两支远征队,分别到西非和亚马逊森林这两个日全食最佳观测地点证实爱因斯坦预言,即宇宙中光经过太阳边缘时会产生1.74角秒的偏差,由于太阳光线太强,这细微偏差平时根本无法验证,只有日全食时才有可能观测到这种现象,而远征考察队在日全食的最佳时刻,观测证实了爱因斯坦的预测,自此也印证了关于广义相对论中引力的解释,此后科学家也不断通过实践验证这一理论。我们知道了决定引力的深层次解释和由来,那么我们就更能理解限制我们使用交通工具的关键因素的起因了。

8.1.3 时空弯曲的日食示例模型

我们所有通过交通工具进行通行的过程,即乘坐汽车轮船飞机或者航天器火箭从出发地到目的地的过程,都可以看成从一个平面的一个点最终到达同一平面上另外一个点的过程,当然最近的路程是两点间的直线,就好比在一张A4白纸上的两个点的最短距离就是连接两点的直线,而在现实世界中从一地到另外一地,由于环境等原因,我们的路程大部分都是曲折的,而且还要通过动力来克服重力和推进自身质量,那么除了这种传统思路,是否有其他的捷径呢?其实科学家早就想到了这些,脑洞开的更大一点,让A4纸上两个点最近的距离难道一定是连接它们的直线吗?爱因斯坦已经给了我们答案,我们移动的目的就是在纸上从A点到B点,在这一过程中需要通过一定的方式或动力才能将物体移动起来,并在二者的直线距离内一定才是最省力省时间的,发撒思维想想,从A到B难道就不能在短一点了吗?或者干脆把距离都消除算了,懒人思维!把A4纸对折,让AB两点重合不就完了,一般人会想,你这是作弊了,可爱因斯坦的理论允许我们这么做,如果把A4纸看成空间,对折不就是时空弯曲吗?两点之间的最短距离就是没有距离!让空间扭曲,让我们的出发地和目的地重合成一点不就完事了,用A4纸的例子举例就是对折纸张两点重叠,用一根铅笔穿过,OK!一切搞定!经典好莱坞科幻大片《黑洞表面》中的大反派威尔博士就给我们展示了这一示例。

8.1.4 用纸张展示时空中两点的瞬间联通模型和科幻电影中的演示效果

而在现实的物理世界早就有了相关理论的提出,这个在折叠A4纸上被铅笔戳穿链接AB重叠两点的洞,就是虫洞,它还有一个学名,爱因斯坦-罗森桥,没错,也和爱因斯坦有关联,虽然首次概念提出是一个奥地利物理学家,但爱因斯坦及纳森·罗森在研究引力场方程时假设的,认为透过虫洞可以做瞬时的空间转移或者做时间旅行,“虫洞”就是连接宇宙遥远区域间的时空细管。理论上,虫洞是连结两个遥远时空的空间隧道,就像是大海里面的漩涡,是无处不在但转瞬即逝的,这些时空漩涡是由星体旋转和引力作用共同造成的,就像漩涡能够让局部水面跟水底离得更近一样,能够让两个相对距离很远的局部空间瞬间离得很近。遗憾的是到目前为止,虫洞还没有被观测到,但和其相关联的黑洞,确早已被宇宙望远镜所拍到,大坤哥认为发现虫洞也只是时间和技术上的问题。

8.1.5 天文望远镜观测到的黑洞

科学的最终目的是应用和造福人类,如果说可以不用交通工具和花费时间就能瞬间在两地迁移,或者花费一定时间,但不需要克服重力的额外能源消耗,这将给人类文明带来多大的改变,科幻电影中的场景将成为现实,事实上科学家们已经开始这方面的尝试了,目前的两个研究方向就是如何扭曲空间的曲速引擎warp drive和克服重力场的反重力装置antigravity mechine

8.1.6 曲速引擎模型和它的原理图

曲速引擎概念被大众最为熟悉的一次是在老版科幻美剧《星际迷航》中出现。它的概念就是利用特殊物质的能源,驱动引擎去扭曲时空,造成飞船前方的空间收缩,后方的空间膨胀。被包裹在这一“弯曲泡”中的飞船就能在不破坏相对论的情况下超光速飞行。但引擎一系列的理论现实问题,导致其从设计阶段上就很难实现,更何况是工程学上的制造呢,美国国家航空航天局NASA曾于1996年推出的《Breakthrough Propulsion Physics Program, BPP》即突破性推进物理计划中进行了曲速引擎方面的推进性研究,但该项目于2002年被终止,其后个别研究机构和组织仍在做相关的基础性研究,包括NASA后续仍旧进行了一些理论及实验研究,甚至还进行了基础的引擎模型实验(EM引擎),但都没有什么实质性的突破,学界相关的研究一直在继续,毕竟该领域涉及到理论太过前沿,我们人类发现并证实空间可以弯曲这一事实才不过百年,要研究和探寻的东西太多了。

8.1.7 美国国家航空航天局的EM引擎模型及理论图

空间目前人类是暂时没法弯曲了,那么引力或者说重力领域的研究能否突破一下呢,试想即使不能瞬间在两点间移动,还是要在两点间距离上运动,但不再需要克服重力做功,燃料上岂不是省了好多,就像经常被媒体报道或拍到的UFO,要么超出常规的极速飞行,要么稳稳的悬停在半空,科幻场景岂不是就在眼前,对克服或操控重力的研究有一个特定的名词,就是反重力antigravity. 我们知道重力是万有引力的一个分力,在英文教科书中引力或者说万有引力gravitation和重力gravity的单词就可以看出二者的联系性,在本期的描述暂且把它们看成同一范畴的力,即都是由时空弯曲引起,当然力的作用需要媒介传递,就是引力波,引力波的定义就是由于时空弯曲中的涟漪,通过波的形式从辐射源向外传播,这种波以引力辐射的形式传输能量,换句话说,引力波是物质和能量的剧烈运动和变化所产生的一种物质波,当年爱因斯坦在提出时空弯曲的时候同样预言了它的存在,这个也好理解,你可以把它想象成往平静的水塘投石头引起的落入点向外扩散的波纹,现实中就是带质量的物体成加速度运动时,在时空中产生的涟漪,同样从带质量的物体位置向外传播,而且人类在天文现象中确实观测到了引力波的存在,反重力技术想要探讨的就是如何翻转引力波的作用或者直接屏蔽它。

8.1.8中子星融合产生引力波的理论图和概念图

凡是最尖端的领域研究都是从军事意图开始,反重力技术也不例外,上世纪五六十年代美国空军和主要的军火巨头都曾进行过重力控制推进的研究,但关于这方面的进展报告在其后的数年寥寥无几,也就在没有什么热点报道,除了一些民间关于美国空军TR-3b反重力三角飞行器的传言及目击事件(大坤哥会单独出一期介绍TR-3b),军方及军火公司似乎更关注于实际的常规动力推进系统的研究,或者也有可能,就是这么高尖端技术研究,被刻意隐瞒,这也是可以理解的。当然对这一领域感兴趣的可不止军方,个别学者的研究甚至更早,这里最为具有代表性的人物就是Thomas Townsend Brown托马斯·汤森德·布朗,生于1905年,美国发明家,曾服役过美国海军,参与多项国防研究,他对奇异电效应的研究使他相信自己发现了强电场和重力之间的联系,认为这是一种反重力效应,可事实上布朗所观察到的不是反重力,而是通常被归因于电流体动力学,即带电粒子的运动将其动量转移到周围空气中的中性粒子,也被称为“离子漂移”或“离子风”,在布朗一生的大部分时间里,他都在尝试基于自己的想法开发设备,试图推动这些设备在工业和军事领域的应用,这种现象后来被称为“比菲尔德-布朗效应”和“电重力学”,很多业余爱好者声称利用该原理造出了“离子推进器”,甚至今年即2022年,有商业公司都推出了离子无人机,美国佛罗里达州初创公司 Undefined Technologies 在9月,通过了一个测试里程碑,其使用离子推进系统的无人机成功飞行了 4.5 分钟,但这里要强调一点的是离子推进的原理和我们介绍的反重力根本不是一个概念,或者说这根本不是反重力,和常规动力的向后喷射气体一样,它只不过向后喷射离子产生推力,即便如此,丝毫不影响布朗在反重力领域的地位,毕竟也算是该领域付诸实践的先驱者。

8.1.9 托马斯·汤森德·布朗和离子无人机

除了托马斯·汤森德·布朗,此外还有一个著名学者,也算是我们中国人在反重力领域的一位先驱者,毕业于北京大学物理系,后就职于阿拉巴马大学亨茨维尔分校空间等离子体与高层大气物理学研究中心(简称CSPAR)的女科学家李宁博士。李宁博士已于2021年离世,她生前主要研究关于高速旋转超导体存在引力场效应的现象,并创立了与之相关的学术理论,她的理论据称被其他科研机构通过实验所证实,早在李宁博士相关论文发表前的1989年,日本东北大学的研究人员早坂秀夫Hayasaka Hideo竹内荣Takeuchi Sakae在研究高速陀螺仪的行为时,金属飞轮每分钟旋转数千次,他们注意到有趣的升力迹象

8.1.10李宁博士和制作其A/C重力的玻色-爱因斯坦凝聚态

而后在李宁博士相关论文发表后的1996年,芬兰谭佩雷大学俄罗斯研究生尤金·博德克勒洛夫Eugene Podkletnov对她的理论进行了相关实验,发现处在旋转的陶盘超导装置上方的物体由于受到了引力场效应的影响,重量似乎下降了百分之二,但很多研究人员试图重复博德克勒洛夫的实验都没有成功,事实上反引力的最佳证据不是来自实验室,而是来自对遥远星系中超新星爆炸的原始研究,科学家们在观察爆炸的恒星时,想要确定宇宙惯性对减缓宇宙膨胀的影响,结果发现,宇宙正在加速膨胀,而不是减速,科学家们将这一发现视为潜在“宇宙常数”的证据;一种隐藏在空间结构中的能量可以抵消地心引力。

8.1.11 维基百科中李宁博士的论文链接

李宁博士关于重力研究的论文主要集中在90年代,哪怕是30年多年后的今天也还能在网络上搜索到,维基百科上在其个人介绍中列出了她发表过的学术论文和链接,感兴趣的读者可自行查阅,大坤哥非专业物理学人世,但从其论文的内容大致可以了解到,李宁博士关于“反重力”技术核心思想就是利用超导体,当然这里如果深入探讨还会涉及低温或常温超导分类,在这里就不深入研究了,我们只要知道超导材料具备很多特殊的性质,李宁博士的研究显示了超导体与重力场有关联,而且还涉及到物理学的另外一个分支凝聚态物理,在她的论文中提出了反重力效应的实现方式,就是可以通过旋转离子产生垂直于其自转轴的重力场,大量的离子或者说玻色子原子在冷却到接近绝对零度所呈现出的一种气态的超流性的物质状态(物态),在这种状态下,几乎全部原子都聚集到能量最低的量子态,形成一个宏观的量子状态,但李宁博士采用的是不需要绝对零度的高温超导盘的晶格结构来捕获超导体离子,并通过离子马达旋转这些离子体,使其在玻色-爱因斯坦凝聚态中对齐,结果将是一个非常强的重力场产生强大的排斥力,和李宁博士共事过的乔纳森·坎贝尔指出李宁博士的装置既不是反重力机器,也不是引力场的屏蔽,并不会改变引力本身,而是在设备中差生了一个新的引力场,通过和引力相斥和相吸来操控,这种力场和重力相似,因此李宁博士给它起了个名字,叫AC重力,后来科学家又给其起了个更专业的名字,高频引力波。

8.1.12 李宁博士的AC重力公司的目前相关信息

1999年,李宁博士离开了大学的研究中心,创办自己的专门研发反重力技术的公司,名字就叫AC重力有限责任公司(AC Gravity, LLC), AC重力在2001年获得了美国国防部448,970美元的拨款,继续进行反重力研究,资助期在2002年结束,但这项研究的结果从未公开过,也没有证据表明该公司进行了任何其他工作,截至2022年的今日,AC Gravity仍被列为现有业务, 2003年是李宁博士最后一次在公开学术场合露面,做了一次演讲,内容还是关于她之前的研究方向,至此再也没有公开露面过,后有幕僚声称李宁博士一直在为美国国防部秘密地进行研究工作,大坤哥最后一次听到关于李宁博士的消息是油管的一位博主公布了她于2021年7月27号在阿拉巴马安详去世的消息,时年79岁。在李宁成立公司并得到美国国防部支持,再到她去世这20年时间里,我相信,李宁博士的研究并没有停歇,涉及到国防资金,估计她的研究就已经上升的到军事机密阶段了,所以在反重力领域有任何突破性的进展估计都会被列为国家机密。反重力技术,作为一个可以改变人类社会生产生活方式的科技,在全世界范围内都是受到重视的,各政府科研机构都有相关的项目研究,虽然没有里程碑式的进展,但投入一直没间断过,事实上,在美国,包括任何有实力的国家,类似于李宁博士这种从事最前沿科技研究且几乎没有公众信息的人很多,没有哪个国家会让这类人员处于公众媒体的聚光灯下,当然也会有个别人自愿暴露自己的过往,可站在国家角度这又是涉及威胁国防安全,政府机构甚至很可能采取一些必要的手段加以制止,未来大坤哥会讲述更多的关于他们的事迹,与广大网友分享。

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