第051章 曲率驱动原理
曲率驱动的研发项目,在收集到足量反物质之后,已经筹备展开了。
上次元首召开了动员大会,会上,年轻元首试探了云sir,云sir那个各打五十大板的回应,让元首确定了他不会贡献他的光和热,去帮助曲率驱动部门搞研发。
曲率驱动部门于是关起门来,把云sir排除在外了。
毕竟云sir是一名外星人,他代表着地球人类,所以曲率驱动的研究,不管进展如何,最好不能让云sir知道了。
因为曲率驱动要是研发成功了,他们马上就组建第二支舰队,打造成光速舰队去入侵地球。
在曲率驱动研发启动之前,科学执政官要给研发部门讲解曲率驱动的研发原理。
“在开始讲解之前,我有必要向你们传达一点我们的宇宙学,让你们先来搞清楚宇宙的大环境。”科学执政官开始进行他的讲演。
宇宙学是科学执政官主导成立的一个天体研究部门,总结了先古贤人的天文智慧和成果的基础上,利用现在高科技探测和新理论的推导,编制出来的一门学说。
“我们的宇宙遵循着质量守恒定律。宇宙大爆炸之初,宇宙是一个高能量体,它有十一维,是一个奇点。”
根据天体科学家的观测,大爆炸之后,宇宙现在一直处在膨胀当中,熵值一直在增加。
宇宙可能会有回缩的一天,熵值递减的一天,那可能意味着重返宇宙之初。当然,这是美好的设想,事实上宇宙可能会永远膨胀下去,直到宇宙毁灭。
目前来看,宇宙一直处在膨胀当中,这是不可否认的事实。
宇宙一直膨胀,熵值一直在增加,意味着宇宙从高能量态走向低能量态。根据能量守恒定律,能量不会消失,那么宇宙在走向低能量态的过程中,那些看上去消失的能量肯定转化成了质量体,这就是质能互转。宇宙也从低质量态走向高质量态。
在这个高能量走向低能量的前提下,改变光速和降维就成了不可逆过程,光速和维度都只能是越来越低,而不可逆转。
这两个特点明显地暗示,降低光速和降低维度都是一级相变,更具体的物理学术语叫做真空的亚稳态的衰变。
因为只有一级相变是不可逆的(伴随相变潜热的释放,所以必然熵增,从而不可逆)。
这就是宇宙一直在膨胀,熵值一直在增加的必然结果。
宇宙更多的能量转化成质量星球的诞生和新物质的出现,更多的星球和物质的诞生才制造了宇宙的混乱度,即熵增现象。宇宙就从高能量态走向低能量态。
“亚稳态衰变的一个典型的例子是过热液体的爆沸。”科学执政官把演讲返回到前面提到的“亚稳态衰变”上。
非常纯净的水在升温到沸点以上的时候,并不会像普通的水那样开始沸腾,而是会保持液态不变。因为在液体内部的气化需要产生一个气泡,而气泡的产生是有能量代价的,就是所谓的表面能。
表面能是正比于气泡的表面积的,用r表示气泡半径的话,表面能就是[;4a\pir^]。
这个能量倾向于让气泡缩小消失,就像吹大的气球一松手就会收缩,也同样是表面能的作用。
与表面能竞争的是气化潜热。
表面能向内缩,气化潜热往外膨胀,两者方向相反,所以是竞争天敌。
理解好这一点,才能更好掌握曲率驱动的原理。
在沸点以上,气态的自由能比液态更低,因此液态向气态的转变可以释放与气体体积成正比的自由能[;(4b\pi/3)r^]。
因此总能量能的变化是[;f=4a\pir^2-(4b\pi/3)r^]。
这个函数在r=2a/b的地方取得极大值,这个半径叫做临界半径。
也就是说,如果气泡的初始半径小于临界半径,那么半径越小能量越低,因此气泡就会收缩消失;而如果气泡的初始半径比临界半径来得大的话,那么半径越大能量越低,气泡就会膨胀并且无限地膨胀下去,直到所有的液体都变成气体。
这是曲率驱动原理的关键所在。
过热液体不能沸腾的原因,就是因为其内部缺乏足够大的种子气泡,而所有偶然涨落生成的气泡都因为小于临界半径而不能长大。这时候如果向液体中加入一个超过临界半径的气泡,这个气泡就会不断的膨胀。而且伴随气化的进行,由于相变潜热的释放,这些能量就会推动气泡表面运动越来越快,最后逼近液体的声速(也就是信号在液体中的极限速度)。这个过程就表现为突然剧烈的沸腾,因此称为爆沸。
“我们已经可以明显感受到这个类比的相似性了。想想我们的宇宙正处在一个真空的亚稳态,它的衰变成为了必然,这就导致了宇宙只会降低光速和降低维度的倾向。”
“然而光速和维度一般不会自发降低的原因,是没有足够大的低光速或者低维度的‘气泡’在宇宙空间中自然地存在。”
“二向箔攻击的原理就在于提供了一个超过临界半径的低维空泡。因为超过了临界半径,所以这个小空泡一旦释放,就会开始生长,于是空泡边缘的高维度空间就不断地发生亚稳态衰变,衰变能量会驱动空泡表面的加速运动,最后逼近光速。”
“事实上,我们甚至可以计算这个膨胀速度。考虑到空泡的表面是有质量的,这个质量就是空泡的表面能,它正比于空泡的半径的平方。而在半径充分大的时候,释放的相变潜热正比于半径的三次方,这些潜热全部都会转化为空泡表面的动能(因为空泡内部无熵,所以热都堆积在表面)。因此当空泡半径增长到临界半径的1000倍的时候,其表面动能就是表面质量的1000倍,根据质量公式,我们就可以算出空泡的膨胀速度就已经达到99.9999%光速。这就是为什么所有肉眼可见的低维空泡都应该以光速膨胀的原因。”
“曲率飞船正是利用空泡的膨胀来推进的,只不过这是另一种类型的空泡,也就是低光速空泡,或者说,黑域。曲率飞船尾部装置的作用就是制造超过临界半径的小黑域。这样的小黑域被制造出来以后就会开始同样的‘爆沸’过程。降低光速所释放的能量推动着黑域的加速扩张。而曲率飞船就像吸附在气泡表面的小灰尘一样,自然就随着黑域的扩张被加速到接近光速。”
“所以,我们懂了曲率驱动原理之后,也间接知道怎么去制造黑域,用来对付二向箔的攻击了。”
备注:二向箔原理、曲率驱动原理,摘引自e大的精彩论述《畅想一下改变光速和维度的物理机制》。
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上次元首召开了动员大会,会上,年轻元首试探了云sir,云sir那个各打五十大板的回应,让元首确定了他不会贡献他的光和热,去帮助曲率驱动部门搞研发。
曲率驱动部门于是关起门来,把云sir排除在外了。
毕竟云sir是一名外星人,他代表着地球人类,所以曲率驱动的研究,不管进展如何,最好不能让云sir知道了。
因为曲率驱动要是研发成功了,他们马上就组建第二支舰队,打造成光速舰队去入侵地球。
在曲率驱动研发启动之前,科学执政官要给研发部门讲解曲率驱动的研发原理。
“在开始讲解之前,我有必要向你们传达一点我们的宇宙学,让你们先来搞清楚宇宙的大环境。”科学执政官开始进行他的讲演。
宇宙学是科学执政官主导成立的一个天体研究部门,总结了先古贤人的天文智慧和成果的基础上,利用现在高科技探测和新理论的推导,编制出来的一门学说。
“我们的宇宙遵循着质量守恒定律。宇宙大爆炸之初,宇宙是一个高能量体,它有十一维,是一个奇点。”
根据天体科学家的观测,大爆炸之后,宇宙现在一直处在膨胀当中,熵值一直在增加。
宇宙可能会有回缩的一天,熵值递减的一天,那可能意味着重返宇宙之初。当然,这是美好的设想,事实上宇宙可能会永远膨胀下去,直到宇宙毁灭。
目前来看,宇宙一直处在膨胀当中,这是不可否认的事实。
宇宙一直膨胀,熵值一直在增加,意味着宇宙从高能量态走向低能量态。根据能量守恒定律,能量不会消失,那么宇宙在走向低能量态的过程中,那些看上去消失的能量肯定转化成了质量体,这就是质能互转。宇宙也从低质量态走向高质量态。
在这个高能量走向低能量的前提下,改变光速和降维就成了不可逆过程,光速和维度都只能是越来越低,而不可逆转。
这两个特点明显地暗示,降低光速和降低维度都是一级相变,更具体的物理学术语叫做真空的亚稳态的衰变。
因为只有一级相变是不可逆的(伴随相变潜热的释放,所以必然熵增,从而不可逆)。
这就是宇宙一直在膨胀,熵值一直在增加的必然结果。
宇宙更多的能量转化成质量星球的诞生和新物质的出现,更多的星球和物质的诞生才制造了宇宙的混乱度,即熵增现象。宇宙就从高能量态走向低能量态。
“亚稳态衰变的一个典型的例子是过热液体的爆沸。”科学执政官把演讲返回到前面提到的“亚稳态衰变”上。
非常纯净的水在升温到沸点以上的时候,并不会像普通的水那样开始沸腾,而是会保持液态不变。因为在液体内部的气化需要产生一个气泡,而气泡的产生是有能量代价的,就是所谓的表面能。
表面能是正比于气泡的表面积的,用r表示气泡半径的话,表面能就是[;4a\pir^]。
这个能量倾向于让气泡缩小消失,就像吹大的气球一松手就会收缩,也同样是表面能的作用。
与表面能竞争的是气化潜热。
表面能向内缩,气化潜热往外膨胀,两者方向相反,所以是竞争天敌。
理解好这一点,才能更好掌握曲率驱动的原理。
在沸点以上,气态的自由能比液态更低,因此液态向气态的转变可以释放与气体体积成正比的自由能[;(4b\pi/3)r^]。
因此总能量能的变化是[;f=4a\pir^2-(4b\pi/3)r^]。
这个函数在r=2a/b的地方取得极大值,这个半径叫做临界半径。
也就是说,如果气泡的初始半径小于临界半径,那么半径越小能量越低,因此气泡就会收缩消失;而如果气泡的初始半径比临界半径来得大的话,那么半径越大能量越低,气泡就会膨胀并且无限地膨胀下去,直到所有的液体都变成气体。
这是曲率驱动原理的关键所在。
过热液体不能沸腾的原因,就是因为其内部缺乏足够大的种子气泡,而所有偶然涨落生成的气泡都因为小于临界半径而不能长大。这时候如果向液体中加入一个超过临界半径的气泡,这个气泡就会不断的膨胀。而且伴随气化的进行,由于相变潜热的释放,这些能量就会推动气泡表面运动越来越快,最后逼近液体的声速(也就是信号在液体中的极限速度)。这个过程就表现为突然剧烈的沸腾,因此称为爆沸。
“我们已经可以明显感受到这个类比的相似性了。想想我们的宇宙正处在一个真空的亚稳态,它的衰变成为了必然,这就导致了宇宙只会降低光速和降低维度的倾向。”
“然而光速和维度一般不会自发降低的原因,是没有足够大的低光速或者低维度的‘气泡’在宇宙空间中自然地存在。”
“二向箔攻击的原理就在于提供了一个超过临界半径的低维空泡。因为超过了临界半径,所以这个小空泡一旦释放,就会开始生长,于是空泡边缘的高维度空间就不断地发生亚稳态衰变,衰变能量会驱动空泡表面的加速运动,最后逼近光速。”
“事实上,我们甚至可以计算这个膨胀速度。考虑到空泡的表面是有质量的,这个质量就是空泡的表面能,它正比于空泡的半径的平方。而在半径充分大的时候,释放的相变潜热正比于半径的三次方,这些潜热全部都会转化为空泡表面的动能(因为空泡内部无熵,所以热都堆积在表面)。因此当空泡半径增长到临界半径的1000倍的时候,其表面动能就是表面质量的1000倍,根据质量公式,我们就可以算出空泡的膨胀速度就已经达到99.9999%光速。这就是为什么所有肉眼可见的低维空泡都应该以光速膨胀的原因。”
“曲率飞船正是利用空泡的膨胀来推进的,只不过这是另一种类型的空泡,也就是低光速空泡,或者说,黑域。曲率飞船尾部装置的作用就是制造超过临界半径的小黑域。这样的小黑域被制造出来以后就会开始同样的‘爆沸’过程。降低光速所释放的能量推动着黑域的加速扩张。而曲率飞船就像吸附在气泡表面的小灰尘一样,自然就随着黑域的扩张被加速到接近光速。”
“所以,我们懂了曲率驱动原理之后,也间接知道怎么去制造黑域,用来对付二向箔的攻击了。”
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