⑴ 人類何時能發明一種超光速飛機，速度能和光速相比
2011年9月底,曾經發現頂誇克的美國費米實驗室宣布,他們的萬億電子伏加速器於9月30日關閉.之所以如此,是因為費米實驗室計劃轉向一項新的研究,也就是對義大利OPERA實驗發現的「超光速中微子」的結果進行驗證.
在9月底,這個屬於義大利Gran Sasso國家實驗室名下的OPERA項目組可以說是賺足了眼球.《自然》雜志上的一篇文章稱「OPERA」的實驗裝置接收到了來自730公里外位於Geneva歐洲核子研究中心(CERN)發出的中微子.而中微子穿越這段距離的時間比光速快60納秒（1納秒等於十億分之一秒）.
中微子是一種不帶電的基本粒子,該粒子具有最強的穿透力.
這一結果與愛因斯坦相對論中 「光速無法超越」理論相矛盾.很多科學家都心存懷疑,其中最有名的是1979年諾貝爾物理學獎得主格拉肖,他因統一了電弱理論而獲獎.他宣稱由於中微子在從Geneva到Gran Sasso的傳播過程中會損失能量,因此中微子的超光速現象是不可能發生的.
那麼,究竟是OPERA錯了?還是愛因斯坦錯了?
真真假假
「我感到非常的震驚.」 OPERA項目的發言人,瑞士伯爾尼大學物理學家Antonio Ereditato這樣說.他表示經過數月的研究和交叉檢查,他們並沒有發現任何可以得出有關這個測量結果的解釋,所以將這個研究結果公布.「我們將繼續研究,同時也期待著其他機構的測量以便對我們的工作進行評估.」
OPERA項目組有160餘人,他們來自各個國家.在高能物理所曹俊研究員看來,正式發表的結果肯定經過了反復推敲驗證,他們文章中基本上每個重要的數字都採用不同方法檢驗或獨立驗證.「他們出錯的概率要比相對論出錯的概率大.但是憑空猜測他們哪裡做錯了,肯定是不靠譜的.也有可能什麼地方他們沒有想到.也有可能是中微子有什麼特殊的性質.」曹俊這樣告訴《科學新聞》.
OPERA的中微子大部分來自CERN的?仔粒子的衰變,然後它們在地殼中傳播730公里到達Gran Sasso.跟傳統高能物理實驗不同,中微子實驗並沒有隧道,這是因為中微子和其他粒子的相互作用非常弱,他們能夠在岩層中以近光速傳播.「這個性質是中微子特有的,也是只能在中微子中觀測到超光速現象的可能原因.」中國科學院高能物理研究所的Jarah Evslin解釋稱,之所以能觀測到超光速現象,除了誤差外,其可能原因還在於中微子的特質.
中國科學院高能物理研究所研究員張新民、Jarah Evslin、Emilio Ciuffoli以及劉傑,圍繞OPERA的實驗進行了相關研究.他們提出了一個能夠很好解釋OPERA結果的模型.他們認為對超光速中微子的一個主要限制是來自超新星1987A的中微子觀測.在這個模型中,他們發現暗能量在可見物質高密度區聚集,例如地球附近.「因此,中微子只能在地球附近以超光速傳播,而在太空中,由於可見物質稀少,暗能量不能聚集,中微子也就不能超過光速.」Jarah Evslin這樣說.
事實上,觀測到超光速中微子現象OPERA並不是獨一家.早在2007年,美國費米實驗室MINOS實驗就曾經觀測到類似的狀況,但是當時並沒有引起重視.
「費米實驗室的MINOS實驗結果沒有被證偽.但是只有2個多標准偏差,顯著性不夠.OPERA超光速的結果達到了6個標准偏差,因此引起了重視.但不能排除實驗做錯了.」曹俊說.
據介紹,在粒子物理理論被驗證的過程中,並未規定重復試驗的次數.但是在單個實驗中,如果達到5倍標准偏差的顯著水平就可以確認.故OPERA實驗相比費米的MINOS的實驗更引人關注.
Jarah Evslin認為,之前由於費米MINOS實驗的誤差較大所以可信度低,而現在OPERA發現了相同的現象,因此費米的實驗就值得商榷了.他指出,目前中微子只是比光速快了近7000米/秒,這么小的差別是很難被觀測到的.主要有以下兩個原因：中微子接收器位於地面以下1000米,不能直接用GPS來測時間；兩年間,OPERA實驗捕捉了16000個中微子束,中微子脈沖不是瞬時發出的,而是在一個約10000納秒的時間內連續發出的.因此,我們無法區別探測到的中微子是在哪一刻發射出來的.在實驗上這非常難下定論也非常容易發生錯誤.
如何驗證
對於OPERA究竟是對還是錯,這個問題也許OPERA自己並不能給出答案.這需要其他實驗室給予幫助.
「由於超光速現象會撼動現代物理學的基礎,所以我認為我們需要更多的中微子實驗來檢驗OPERA的結果.」Jarah Evslin告訴《科學新聞》,如果在這次實驗中,OPERA在某個細節上犯了錯,那麼下次實驗他們還會繼續犯同樣的錯誤.所以對下次的結果仍然不能相信.因此必須在一到兩年內有其他兩個實驗對OPERA的結果進行檢驗,一個就是美國費米實驗室的MINOS實驗,第二個是日本的T2K實驗.
和許多物理學家一樣,Jarah Evslin對OPERA的實驗結果雖然心存疑慮,但仍認為是值得商榷的.「如果明年費米實驗室的MINOS實驗能夠證實OPERA的結果,那麼我認為這個實驗就基本是正確的了.」Jarah Evslin這樣告訴《科學新聞》.
據了解,為了對OPERA實驗進行驗證,目前費米實驗室的MINOS提出了升級後的計劃.其中包括採用更精確的時間測量方法,採用新的GPS感測器、原子鍾和探測器,來將中微子到達時間誤差控制在2納秒.預計最快將在2014年得出結果.
在Jarah Evslin看來,費米實驗室想要提高精度就必須在時間和距離兩個方面上努力.特別是時間校準上必須在發生端和接收端下功夫.這是因為OPERA實驗在距離校準上做得非常好,甚至能夠探測到大陸板塊移動.OPERA實驗利用了多種獨立的手段以及時間上最精準的鍾來校時.因此,費米實驗室至少要達到相同的水平,才可以確保實驗結果的准確.
而除了校準時間外,「當然,能夠延長中微子的傳播距離是最好的,這樣的話,時間可以不用探測的那麼精確.但是這樣一來我們就需要一個新的探測器,而建造一個新的探測器絕對不是一兩年能夠搞定的.」Jarah Evslin表示.
Jarah Evslin看來,在OPERA的結果得到確認之前,理論物理學家應該從理論方面考慮超光速的可能性,這樣能夠為實驗設計提供幫助.因為,畢竟理論學家的「實驗」比科學家的實驗便宜很多.■
《科學新聞》 (科學新聞2011年第11期 學界)
2012年3月末物理學家們宣布,之前那項對愛因斯坦相對論的基礎——光速極限理論提出挑戰的實驗已經被確認存在錯誤.後續的驗證實驗已經證明,和所有其它事物一樣,中微子同樣遵循愛因斯坦指出的宇宙速度極限法則.
⑵ 人類還要什麼時候才能發明超光速宇宙飛船
應該不會有，因為發明不了超光速飛船，但可以發明蟲洞技術，來傳送，這比靠空間飛行容易的多。
⑶ 人類何時發射超光速量子飛船
想的好啊復，現在還沒有報導制，老美的設計也是保密的，真正超光速的是中微子，在現在物理上光束是不能超越的，這個是愛因斯坦相對論的結果，但實驗室里至少有三次實驗發現超光速的光，美國和義大利科學家都獨立觀測到。中微子速度快於普通光帶好像是2012年才發現的。
在沒有弄懂超光速的原因前就製造超光速飛船，這幾乎就是天方夜譚，八掛新聞或科幻里到處是穿越，現實中可以穿越，但是理論卻找不到，也就沒法製作或隨意使用。美國在1946和60年代有過兩次時空轉換實驗，第一次沒有成功，第二次結果什麼樣不清楚。
現在的技術連火星都上不去，就別談移民到其實太陽系外的行星上去了。科幻永遠是科幻，給人遐想，但不是現實。
如果對天文感興趣，就多去N A S A網站上看看。那裡有的是最新發現。
⑷ 人類什麼時候能發明出超光速飛船
人類不可能來發明出超光速飛船。自
實體物質速度不可能超光速。
質能等價理論是愛因斯坦狹義相對論的最重要的推論,即著名的方程式E=mC²,式中E為能量,m為質量,C為光速。也就是說,一切物質都潛藏著質量乘於光速平方的能量。由此可以解釋為什麼物體的運動速度不可能超過光速。
一個靜止的物體,其全部的能量都包含在靜止的質量中。一旦運動,就要產生動能。由於質量和能量等價,運動中所具有的能量應加到質量上。
⑸ 人類什麼時候能發明出超光速飛船
人無論靠什來么推進器，速度都是無自法達到光速的，更不要說超光速了。因為，有質量的物體的運動速度是不可能達到光速的。原理如下：
首先，我們來了解一下質能等價理論。質能等價理論是愛因斯坦狹義相對論的最重要的推論，即著名的方程式E=mC^2，式中為E能量，m為質量，C為光速；也就是說，一切物質都潛藏著質量乘於光速平方的能量。
一個靜止的物體，其全部的能量都包含在靜止的質量中。一旦運動，就要產生動能。由於質量和能量等價，運動中所具有的能量應加到質量上，也就是說，運動的物體的質量會增加。當物體的運動速度遠低於光速時，增加的質量微乎其微，如速度達到光速的0.1時，質量只增加0.5％。
但隨著速度接近光速，其增加的質量就顯著了。如速度達到光速的0.9時，其質量增加了一倍多。這時，物體繼續加速就需要更多的能量。當速度趨近光速時，質量隨著速度的增加而直線上升，速度無限接近光速時，質量趨向於無限大，需要無限多的能量。因此，任何物體的運動速度不可能達到光速，只有質量為零的粒子才可以以光速運動，如光子。
⑹ 人類還要到什麼時候才能研究出光速或超光速宇宙飛船
美國能源部聖迪亞國家實驗室擁有這部神秘的「Z機器」，據說它是目前世界上惟一一部可製造驗證「超時空引擎」所需的巨大磁場的機器
只要能超越光速，時間將倒流，人們就能夠回到從前。這是電影《無極》中的理論。
那麼，光速能夠被超越嗎？愛因斯坦認為，不能！但在20世紀50年代，一位德國科學家海姆給出了肯定的回答。
半個多世紀過去了，以海姆理論為基礎的實驗論文突然被美國航空航天學會授予年度大獎，與此同時美國空軍對能夠超越光速的「超時空引擎」表現出極大興趣。
還記得電影《星際旅行》中的「企業號」嗎？還記得《星球大戰》中的「千年隼號」嗎？這些超光速宇宙飛船能夠自由地穿梭在星際之間，瞬間躍入異度空間。電影是虛幻的，但現實中的科學實驗其實一直在秘密進行。美國航空航天局(NASA)一直在人造衛星上試驗這些科幻宇宙飛船所使用的離子引擎，並取得了初步成功。
「曲速」、「六維時空」、「反引力」、「子空間」、「時空跳躍」……這些究竟是偽科學還是未經證實的偉(大的)科學？神秘的「Z機器」將帶給世人答案！
跳躍，進入超宇宙，這是最新一期的知名科技雜志《新科學家》的封面大標題。據《新科學家》報道，美國航空航天學會(AIAA)在其年會上，每年都會給各種優秀論文頒獎，獲得2005年度「核能和未來航空」項目大獎的論文，描述了一種異想天開的的「超時空引擎」，這種引擎將使飛船以極快的速度飛行，從而進入另一個空間。安裝了這種引擎的飛船，速度快到可以在幾分鍾內從地球飛抵月球。若進展順利，5年後便能建造測試模型飛船。
5年內製造超時空引擎
問題是：「超時空引擎」這一概念是建立在未被證實的物理學理論上的。這種論文獲獎，在學術上看來是否不夠嚴肅呢？但美國航空航天學會可不這樣認為，而且美國軍方也開始關注這種「超時空引擎」的概念。此外，美國能源部聖迪亞國家實驗室還聲稱，他們擁有的「Z機器」可製造推動引擎所需要的巨大磁場，因此將有興趣進行驗證。
德國薩爾茨吉特應用科學大學的物理學家豪澤與同事德勒舍爾共同撰寫了這篇頗具爭議的論文，探究「超時空引擎」製作的可行性，豪澤強調，這個課題與普遍物理學觀點不盡相符。不過，美國空軍對有關構思極感興趣，豪澤本周與美國空軍代表見面，他強調計劃還處於相當初步階段，若證明理論可行，5年後便可建造測試模型。
以50倍光速遨遊宇宙
但是「超時空飛船」真的能離開地面嗎？德國一位不怎麼知名的物理學家(有人乾脆認為他是科幻小說家)海姆早在上個世紀50年代就開始探索「超時空動力」的概念，當時他致力於彌合物理學界的一大鴻溝：牛頓力學和愛因斯坦相對論。海姆提出，強力磁場可製造引力場，以高速推動宇宙飛船。如果磁場夠強大，宇宙飛船就可以進入一個比我們所在的時空更高的空間，以超高速行走。當磁場一消失，宇宙飛船就會重返現在的時空。在這方法下，宇宙飛船能以50倍光速的高速運行，只需5小時便可往返火星，到11光年以外的星體也只需80天。
海姆用「二度次空間」學說補充愛因斯坦四維時空說，因此，宇宙就變成了六維時空。在海姆看來，萬有引力和電磁力可以互相轉化，因此旋轉磁場將削弱地球引力，從而使得飛船能夠離開地面。
當海姆於1957年公開發表自己的理論時，也曾轟動一時。但是海姆不久就從公眾視線中消失了，因為他聽從投資人路德維希的建議，深入拓展了自己的理論，結果開始研究起宇宙的基本構成來。而海姆又堅持不學英語，因為他拒絕把研究介紹到國外。他1977年發表在德國學術雜志上的論文，也由於太過深奧，以致沒人能看懂。海姆後半生就這樣一直糾纏於新理論中的一些細枝末節。
空想還是科學期待驗證
而這種所謂的「六維宇宙」或「反引力」學說，很多物理學家都表示沒聽說過或難以接受。但美國航空航天學會近日頒發的這個論文獎在物理學界引起了不小的震動，這一舉動等於認可了海姆的部分學說。
多數學者認為，在目前的物質技術條件下，很難製造出那麼巨大的磁場。但聖迪亞國家實驗室的太空動力研究員羅格·雷納德聲稱，他們目前擁有的一部X光發生器——Z機器——可以提供實驗所需要的磁場。他說：「即使實驗證明結論是錯誤的，在我看來，這也是個成功的實驗。」
在2003年，也就是海姆去世後兩年，他的部分量子物理學說被計算機模擬實驗所證實。
「企業號」是美國著名科幻電影《星際爭霸戰》(又譯《星艦迷航記》或《星際旅行》，Star Trek)中的一艘超光速飛船。「企業號」是在太空中組合建造的，有一個飛碟狀的主艦身、一個雪茄形副艦身和兩部曲速引擎。巨型碟形主艦身有11層甲板，是船員生活與工作的地方。「企業號」裝備了兩部「曲速」引擎，以正反物質反應為動力，能超越光速，航行范圍除了物理上的距離之外，還有其他層次的距離。據電影描繪，「企業號」船員曾多次在時光中旅行，回到過去不同時期執行任務，也曾到達另一個與我們平行的宇宙中，與另一個自我接觸。
企業號的各項重要裝備
●曲速引擎——企業號的動力來自兩部「曲速」引擎，其問世使人類超越了光速限制，而得以自由航行於星球之間。正如人類曾以馬赫數衡量音速以上的速度一樣，23世紀的人們以「曲速」等級來劃分光速以上的速度。第一級曲速就是光速，之後每加一級，速度就增加一位。企業號最高可達十二級曲速，在十級曲速以上，時光會倒流。
●傳送系統——企業號形體龐大不能登陸，只能在星球軌道上運行，所以其人員經常利用傳送系統在企業號與地面之間往來。企業號的質能傳送系統可將人員送至19500哩以內的地方。傳送系統雖然便利，但也有其危險性。如果在傳輸過程中，或是在分解以及組合過程中發生問題，其結果將慘不忍睹。
●力場防護罩——23世紀太空戰艦的必要配備，由密布艦身的發射器在艦四周形成一道由力場構成的防護牆，可抵禦敵人的攻擊。但開啟力場防護罩會消耗不少能量，不能一直使用。
曲速航行原理
愛因斯坦提到所謂的「四維空間」模型。我們所身處的三維宇宙空間也會向第四維(時間軸)彎曲，就好像二維空間的平面向三維空間彎曲，而形成一個球形。
把我們所身處的宇宙想像成這樣的一顆球，只不過是向時間軸彎曲而不是向Z軸彎曲。我們所處的空間即是球體的最表面，而從表面往球中心點算進去，就是所謂的子空間。事實上，除了利用子空間場外，一些高密度的星體周圍的重力場也會將星體壓向宇宙中心點(宇宙模型球體中心)。
如圖，假設從a點到b點距離為1800萬公里，飛船的飛行速度為10萬公里/秒，那麼所用時間就為1800/10=180(秒)。
假設從A點到B點距離為9000萬公里，那麼飛船從A點到B點的速度就是9000/180=50(萬公里／秒)。
從結果可以看出，雖然飛船一直以未超越光速的10萬公里/秒飛行，但它從A點飛到B點的速度卻為50萬公里/秒，已經超越了光速。
這就是利用時空扭曲和時空跳躍達成的超光速飛行。而進行時空跳躍則需要巨大的力場，目前的觀點認為強磁場將提供這個力場。
「曲速」就是利用強磁場所產生的子空間力場，讓光速的物理限制從真實空間移往子空間來計算。過程如圖所示分為幾個階段：
第一階段，飛船在A點起飛並開始加速；
第二階段，飛船利用強磁場所產生的力場，向子空間跳躍，來到a點；
第三階段，飛船在子空間飛行，從a點飛抵b點；
第四階段，飛船取消強磁場，跳躍回正常空間，來到B點。
名詞解釋
牛頓宇宙
「牛頓宇宙」是一個絕對的、精確的世界，所有物質、整個宇宙都由各種客觀存在的粒子構成，不論過去、現在和未來，時間都以固定的速度流逝；因果關系就像上帝的戒律一樣嚴格，絕無例外，未來可以完全由過去來預測。
愛因斯坦宇宙
在愛因斯坦相對論中，時間和空間都具有延展性、可變性，宇宙是四維的：三維空間加時間——巨大的質量所產生的引力能夠扭曲這四個維度。地球周圍的重力場就是被扭曲空間的具體體現，在這個球形場中可觀測到「運動中的時鍾變慢」現象。更進一步地說，按照愛因斯坦的量子物理學，次原子尺度上那種復雜的不確定性使得從過去預測未來變得不可能，確定性在這里被概率所代替。
⑺ 人類的飛機什麼時候能接近光速或超越光速
這個目前無法預測抄；物質越接襲近光速，它的時間流逝的就越慢。（相對於別的物質來說）。一旦物質等於光速，時間就會停止流逝。當然，越接近光速，所付出的能量也就成n次方的加大。要是真的超過光速了，理論上這個物質的時間就會出現倒流。（但問題是你就算是付出了無限大的能量，最多也是無限接近光速。連等於光速也不可能達到。所以理論上不可能。）
之所以光子，電子等基本粒子能達到光速嗎，那是因為它們在零速度下的質量是零。所以才能達到光速。
其實有時候解釋也是很簡單的,在空間物理里,空間和時間是密切聯系的.我舉個例子,大概就能明白這是為什麼了.就拿太陽光來說吧,由於太陽光到達地球用時是8分23秒,換句話說,見到的太陽永遠是8分23秒前的太陽.光是以光速來傳播的,因此在空間物理里,距離有時用時間來表示啊,比如說很熟悉的光年.光年是光有一年的距離.既有時間又有空間在裡面.剩下的問題就是解決超過光速的問題了.你應該劃一個時間軸,你站在現在這點,太陽在8分23秒前,如果超過了光速的話,那麼不就是看到了8分23秒前的太陽了嗎?所以要是超過了光速,時間就會倒流.在廣義相對論里,是不允許超過光速的。
⑻ 人類什麼時候可以到達超光速
常規宇宙中，人類的能源不足以支撐超光速飛行，但是，也許以後可以發現折內疊宇宙，比如蟲洞，彎容曲時空，然後抄捷徑，走時空隧道，相當於實現了超光速飛行。
1994年，物理學家米基兒。阿庫別瑞提出可用波動方式拉伸空間，使飛船前方的空間收縮而後方的空間擴張，飛船在太空里「乘」著空間的「波浪」前進。這個「波浪」的區間叫做「曲速泡」，裡面是一塊平坦時空。飛船在泡內並非真的在移動，而是被泡帶著走，並不違反物理學中「光速最快」限制。目前還不知道怎樣引發這樣的波動，或是一旦引發了，飛船該怎樣離開它。因此「阿庫別瑞發動機」仍屬於理論概念范疇。曲率引擎的原理是將空間拉伸，這與蟲洞折疊空間正相反。有趣的是，近年來科學家發現，科幻片中的曲速引擎竟然並不違反物理法則。
⑼ 人類什麼時候可以實現超光速飛行
常規宇宙中，人類的能源不足以支撐超光速飛行，但是，也許以後可回以發現折疊宇宙，答比如蟲洞，彎曲時空，然後抄捷徑，走時空隧道，相當於實現了超光速飛行。
1994年，物理學家米基兒。阿庫別瑞提出可用波動方式拉伸空間，使飛船前方的空間收縮而後方的空間擴張，飛船在太空里「乘」著空間的「波浪」前進。這個「波浪」的區間叫做「曲速泡」，裡面是一塊平坦時空。飛船在泡內並非真的在移動，而是被泡帶著走，並不違反物理學中「光速最快」限制。目前還不知道怎樣引發這樣的波動，或是一旦引發了，飛船該怎樣離開它。因此「阿庫別瑞發動機」仍屬於理論概念范疇。曲率引擎的原理是將空間拉伸，這與蟲洞折疊空間正相反。有趣的是，近年來科學家發現，科幻片中的曲速引擎竟然並不違反物理法則。
⑽ 按現在的科學技術，我們人類什麼時候才能造出超光速飛行器
已經有朝光速實驗了
現在各個發達國家包括中國的粒子加速器，對撞機。螺旋加速器里天知道在試驗什麼東東。這些裝置會產生什麼後果連操作的科學家都沒有譜，那些物理獎大部分都是誤操作引起的現象才發現新規律的