浅析《星际迷航》中的科技

成都棕北中学2015级第1学年论文1浅析《星际迷航》中的科技2015级8班王高天目录1.曲速(warptravel)2.传送器(transport)3.相位武器(phaser)4.总结中文摘要：本文主要介绍出现在《星际迷航》中的三大虚构科学技术，及作者自身对此的看法和评论。中文关键词：星际迷航，科学，虚构，曲速，传送器，相位武器。英文关键词：startreak,science,warptravel,transport,phaser.引言：《星际迷航》是一富含科技，想象，宇宙思维的电视剧及电影系列。其中夹杂了许多或虚构或现实的科技，在虚构的平台上加以科学的理论，是人们在接受科学教育中也能感受并融入这跌宕起伏的剧情，是科幻娱乐界史上最受欢迎的名字之一，也是电视史上最受欢迎的系列电视系列剧之一。而在本文中，将详细介绍在《星际迷航》中主要出现的三大科技：曲速，传送器，相位武器。其中有的不可实现，有的实现见即，有的已经融入到我们的生活当中。下文，便将一一介绍和评价这些科技，判定它们的可行性，科学性，及它们能为我们的生活带来的帮助。正文：1.曲速旅行（warptravel）“曲速”是《星际迷航》中被广泛用于太空旅行的一种方法。一艘星舰在曲速状态下可以实现超光速飞行。曲速共分为10级，其中，曲速1级为1倍光速，曲速10级为光速的无限大倍。曲速最初只是作为一个概念在《初代》中提出，但在后来引起了一些物理学家的兴趣，并提出了相似的模型。在《下一代》以后的电视剧与电影中，曲速使用了其中的一个模型阿库别瑞引擎的定义。这种科技，能让我们在浩瀚无际的宇宙中自由穿行，那么，它能成真么？在爱因斯坦的著名方程2mcE（E是能量，m是质量，c是光速）中，由于能量和质量的等价，物体由于它的运动所具的能量应该加到它的质量上面去。换言之，要加速它将变得更为困难。这个效应只有当物体以接近于光速的速度运动时才有实际的意义。例如，以10％光速运动的物体的质量只比原先增加了0.5％，而以90％光速运动的物体，其质量变得比正常质量的2倍还多。当一个物体接近光速时，它的质量上升得越来越快，它需要越来越多的能量才能进一步加速上去。实际上它永远不可能达到光速，因为那时质量会变成无限大，而由质量能量等价原理，这就需要无限大的能量才能做到。由于这个原因，相对论限制任何正常的物体，包括星际联盟的飞船永远以低于光速的速度运动。只有光或其他没有内禀质量成都棕北中学2015级第1学年论文2的波才能以光速运动，更别说以光速的倍数飞行了。所以，这种技术只能在电影，电视剧中出现，不能实现在现实当中了。2.传送器(transport)传送器又称作“光传送系统”，是《星际迷航》中一种常见的近距离旅行的方式。传送器在最初是为了减少因拍摄太空船登陆场景而设定的；它能将人体或物质分解为量子，并将量子传送到终点后重新组合。传送器违反了量子物理学中海森堡提出的不确定性原理；因此在《星际迷航》后来的电视剧中，采用了一种“海森堡补偿器”来回避对现实物理原理的违背。不确定性原理表明：一个微观粒子的某些物理量（如位置和动量，或方位角与动量矩，还有时间和能量等），不可能同时具有确定的数值，其中一个量越确定，另一个量的不确定程度就越大。测量一对共轭量的误差（标准差）的乘积必然大于常数h/4π（h是普朗克常数）是海森堡在1927年首先提出的，它反映了微观粒子运动的基本规律——以共轭量为自变量的概率幅函数（波函数）构成傅立叶变换对；以及量子力学的基本关系（E=h/2π*ω，p=h/2π*k）。则如果一个人从一个飞船传送至另一个飞船，那么这个人只有极小的机会能与传送前的自己一模一样了，而这种变化通常是很大的。但是，自20世纪80年代以来，有声音开始指出该定律并不是万能的。日本名古屋大学教授小泽正直在2003年提出“小泽不等式”，认为“测不准原理”可能有其缺陷所在。为此，其科研团队对与构成原子的中子“自转”倾向相关的两个值进行了精密测量，并成功测出超过所谓“极限”的两个值的精度，使得小泽不等式获得成立，同时也证明了与“测不准原理”之间存在矛盾。日本名古屋大学教授小泽正直和奥地利维也纳工科大学副教授长谷川祐司的科研团队通过实验发现，大约在80年前提出的用来解释微观世界中量子力学的基本定律“测不准原理”有其缺陷所在，该发现在全世界尚属首次。那，传送器便能实现了么？如果传送器这种科技实现了，那么将你化成量子形态，再化成信息传送至另一架飞船上去，就等同于将你在一架飞船上毁灭后，再将你在另一架飞船上造出一个一模一样的你来，即使记忆，性格等相同，在有神论者眼中，你的灵魂早已灰飞烟灭，在另一架飞船上的那个人也只是等同于你的克隆体了。即使传送器发明出来了，也没有人会使用了。但这种传送器，还可以传送一些没有生命的物体，也能为人们作出巨大的贡献。3.相位武器（光炮）相位武器也称光炮（phaser），是“星际迷航”以及其他一些科幻作品中出现的一种虚构武器。相位武器是「相位能量整流器」（PHASedEnergyRectification）的缩写。是一种联邦舰队与其他帝国所使用的指向性能量武器（directedenergyweapon）。在联邦舰队中，相位武器是制式配备的武器。大多数配备的光炮可分为两种：当不需要携带太过明显的武器时所使用的I型相位武器（一般称为手上型光炮handphaser）；或是体积较大、火力较强的Ⅱ型相位武器（一般称为手枪式光炮pistolphaser）。Ⅱ型相位武器的火力设定最高可调至16。又称为相位武器来福枪（phaserrifle）的Ⅲ型相位武器一般很少使用。又称为相位储存阵列（phaserbank）的大型舰载型相位武器，则是许多联邦星舰的标准配备。而如今，许多国家的军队已经装配了如Ⅱ型相位武器般的激光枪。激光枪是一种利用定成都棕北中学2015级第1学年论文3向发射的激光束直接毁伤目标或使之失效的定向能武器。根据作战用途的不同，激光枪可分为战术激光枪和战略激光枪两大类。武器系统主要由激光器和跟踪、瞄准、发射装置等部分组成，目前通常采用的激光器有化学激光器、固体激光器、CO2激光器等。激光武器如相位武器一般，具有攻击速度快、转向灵活、可实现精确打击、不受电磁干扰等优点，但也存在易受天气和环境影响等弱点。4.总结本文只介绍了三种在《星际迷航》中出现的科学技术，除此之外还有惯性阻尼器，复制器，全息技术，宇宙翻译器，三录仪等数不胜数的科技。相信在多年以后，其中依靠了科学理论中的科技一定都会实现。那时，人们的生活水平一定会大幅度的提升。参考文献：[1]斯蒂芬.霍金，许明贤，吴忠超.《时间简史》[M]长沙市,湖南科学技术出版社,2013:32[2]互联网