天天时讯：若“曲率引擎”真的存在，能否超越光速？人类将实现星际穿越！

2023-05-19 10:21:02 宇宙观察室

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在电影《星际迷航》中，有一种强大的引擎叫做“曲速引擎”。这种引擎能够让宇宙飞船以超光速的速度飞行，穿越星际空间。

(资料图)

曲速引擎的速度足以让船员们在短时间内穿越整个银河系，并探索未知的星球和文明。这项技术的研发和应用让人类的探索之路更加广阔，也为人类文明的发展带来了巨大的贡献。

人类目前无法达到宇宙中光速的极限，但是否有一种方法可以让人类的速度接近或超越光速呢？或许曲速引擎可以突破这个限制。科幻小说中经常提到曲速引擎，它是一种超越光速的设备，虽然目前科学技术还无法实现，但它可能是未来人类探索宇宙的关键。

曲速引擎：超光速航行的理论与实现

早在1994年，威尔士大学的米给尔·阿库别瑞就提出了曲速引擎的理论。这篇传世经典论文被珍藏在康奈尔大学的数据库中。

曲率引擎的运转原理实际上非常简单，其能源和引力源本质相同，源自空间曲度的变化。根据相对论的理论，质量的存在会对周围的空间产生影响，从而改变空间的形状。这种影响不仅发生在质量所在的一点，而是会在空间的每个方向上产生无限数量的影响面。

每一个影响面的形态都会因为与质量的距离不同而产生不同的曲率。所以，引力的产生与空间的曲率改变是紧密相连的，可以说引力就是由于空间曲率的改变而产生。这种曲率的改变是均匀地分布在物体的中心周围，从某种程度上说，它是由于物体的质心引起的。

阿库别瑞的驱动理论就是基于空间-时间的塑性，将航行方式推向了更高级别。通过调整空间-时间的几何形态，可以在船体前方形成负能量密度区，后方形成正能量密度区。这样，船体被包裹在一个由空间-时间曲率构成的“泡泡”中，实现超光速航行且无需经历加速度。

在曲率引擎的操作中，我们不得不在船体前方创造出一片负能量浓度的区域，同时在船体后方产生一片正能量密集的区域。我们可以通过调整物质和能量的分布，使得空间-时间的曲率变化，从而实现时间旅行或者穿越虫洞等奇特的物理现象。

同时，我们也可以通过调整空间-时间的几何形状，来探测暗物质、黑洞等天体的性质，甚至揭示宇宙的起源和演化。为了更好的理解这一模型，我们可以引入“虚拟粒子”和“能量密度”的概念。

虚拟粒子创造的奇妙“泡泡”

量子场论是研究粒子和力的物理理论，虚拟粒子在其中扮演着重要角色。虚拟粒子并不是通常意义下的实体，它们只是在极短时间内出现和消失。这种现象是受海森堡的不确定性原理所允许的，该原理指出在量子尺度下我们无法同时准确测量粒子的位置和动量。

具体来说，虚拟粒子是由于量子波动在真空中产生的，它们都是突然出现，又随即消失。

在某个特定的空间中，能量分布的情况被称为能量密度。一般来说，能量密度都是正数，表示在该空间内存在着一定的能量。然而，在存在虚拟粒子的情况下，能量密度就可能变成负数了。这是因为虚拟粒子会不时地“借用”能量，从而导致能量密度一时变为负值。这种现象被称为“量子涨落”，是量子力学中一个相当重要的概念。

我们可以利用负能量密度的虚拟粒子，在飞船前方营造出一片能使空间-时间向内弯曲的区域。这个区域中的空间-时间曲率是负的，意味着空间在此处被压缩。这种压缩能够让飞船前方的空间点向飞船靠拢，快速抵达目的地。

同样的方法，我们可以通过正能量密度的物质或能量，创造出一个区域，使得船体后方的空间-时间呈现向外弯曲的状态。在这个区域内，空间-时间的曲率是正的，这意味着空间在这里是膨胀的。

因此，船体后方的空间点会被推离船体，从而使得船体能够更快地离开原本的位置。

我们可以通过适当地调整船体前后能量密度的分布，创造出一种特殊的空间-时间曲率，从而形成一种神奇的“泡泡”。这个“泡泡”会伴随着船体的移动而移动，让船体能够实现超光速的旅行，而避免了经历加速度的难题。这种技术的实现，就如同在船体周围创造出一个神奇的空间隧道，让船体轻松穿越其中，犹如穿越了一道时空门。

科学幻想还是未来现实？

然而这个理论距离真正的实践还有很长的路要走。虽然卡西米尔效应证实了虚拟粒子的存在并非假设，我们现在还没有找到一种方法来制造和操纵负能量密度的物质或能源，量子力学告诉我们，虚拟粒子的存在可能导致能量密度在短时间内变为负值，但是这种现象在大尺度上还没有被观测到。

目前，我们还没有任何技术可以在宏观尺度上制造和控制负能量，这个问题仍然有待解决。

即便我们能够发掘和操纵负能量，也要消耗巨大的能源才能推动曲率引擎。以阿库别瑞的测算为例，想要实现这种超越光速的旅行，所需的能量至少相当于银河系中所有恒星的总和，对于现阶段的发展水平，这个目标无异于天方夜谭。

想象一下，若曲率引擎真的存在，也不一定会在人类的控制之内，可能会打破一些物理定律，如因果律和光速不变原理。此外，曲率引擎可能会导致时间的稀释和时间长度的收缩，这些副作用可能会在实际操作中引发一系列严重问题。

例如，时间的稀释可能会导致人类在使用曲率引擎时变得不可预测，难以控制，而时间长度的收缩则可能会导致物质的完整性受到破坏，甚至可能引发宇宙大爆炸等灾难性事件。

新型引擎有望让太空旅行变为现实

现今，物理专家们提出了一项新的想法，即改进过去的曲率推动模式，以便在更少的能源条件下实现其运行，这种创新有望使这个令人惊叹的科幻产物成为现实。

2012年，物理学家哈罗德·怀特对飞船的环状结构进行了改良，将其从扁平的形状改为了甜甜圈状。

经过计算，这个新的设备只需要很少的驱动能量，相当于1977年美国宇航局发射的旅行者号探测器的质量按照质能方程转化得到的能量。此外，怀特发现，如果可以通过时间波动来调整空间弯曲的强度，那么将会对减少这个设备所需的能量大有裨益。

怀特和他的同事们进行了实验，他们在实验室里测试了他们研发出来的小型曲率驱动装置。此外，他们还在约翰逊空间飞行中心建立了一套名为“怀特-朱迪曲率场干涉仪”的装置，这套装置可以通过激光来引发微观尺度上的时空扭曲现象。换句话说，他们使用激光束来操控时空的微小变化。

据Gizmodo报道，新型引擎的出现，让人们可以在仅需两周的时间内抵达阿尔法半人马座，而且在过程中不会经历过多的加速度，旅途非常平稳。这种引擎可以扭曲时空，虽然最初的试验并不是很成功，但如果能够证明其可行性，那么它将会有广泛的应用前景。

下一步计划将运用这一扭曲技术，催动一艘飞船，展开一次短途旅行，首站目的地为月球，其次是前往火星。

最终的目标则是测试“跃迁”技术，以在短时间内飞越太阳系，轻松抵达目标星球。这项研究引起了美国宇航局及其他机构的浓厚兴趣，国防高级研究计划局正在实施百年星舰计划，计划在未来百年内将人类送出太阳系。

结语

自古以来，人类一直在探索未知的领域，不断地突破自己的极限，寻找新的可能性。虽然我们已经取得了许多重大的科学成果，但在星际旅行的道路上，我们依然面临许多挑战和困难。

目前，我们发射的航天器速度已经非常快，但要想真正开始星际旅行，还需要更快的速度。曲速引擎是实现这一目标的关键，但是要开发出这种引擎，我们需要达到极其高超的科技水平。尽管我们已经在不断地探索和研究，但我们现在仍然只能算是一知半解。

然而，人类对于未知的探索永远不会结束。在我们的探索过程中，我们将不断地发现新的科技和新的方法，我们将不断地超越自己，不断地向前。

也许在未来的某个时候，我们会成功地突破曲速引擎的障碍，开始真正的星际旅行。在那个时候，我们将可以在星辰大海中自由穿梭，畅游千里，探索更加神秘的宇宙之谜。

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