曲速引擎:曾被寄予厚望 现遭“一瓢冷水”


曲速引擎:曾被寄予厚望 现遭“一瓢冷水”



一幅1998年的插图 , 展示了飞船利用负能量进行时空扭曲并超越光速 。 图片来源:NASA
2008年8月 , 美国国防部曾与几十名研究人员签约 , 委托他们探寻最先进的航空航天技术 , 其中包括人类前所未见的推进、发射和隐形技术 。
2010年4月 , 研究团队就推进技术方面 , 递交了一份长达34页、名为《曲速引擎、暗能量和利用额外维度》的报告 。 直到最近 , 这份神秘的报告才对外公开 。
报告的结论是什么?曲速引擎何时会实现?人类可能进行超光速旅行吗?
这份报告其实还比较乐观 , 但理论物理学家却告诉我们:零可能 。
深孚众望的曲速引擎
我们知道 , 人类若希望挺进更深远的宇宙 , 必须要出现比化学能火箭更先进的推进系统 。
曲速引擎(Warp drive)这一概念 , 是《星际迷航》系列中最常见且最吸引人的存在 。 它属于一种超光速推进系统 , 和跳跃引擎、星际传送器等科幻作品中的设备作用相似 , 但理论不同 。
曲速技术在设定上 , 并不允许在两点间进行瞬时旅行 。 而是设想通过在宇宙飞船周围产生一种正常时空的人工“泡泡” , 使飞船能够以超过光速几个数量级的速度航行 , 既保证了安全 , 又回避了时间膨胀的相对论性的问题 。 正因如此 , 曲速引擎才被视为人类理想的推进工具 。
除了国防部 , 美国国家航空航天局(NASA)也一直在跟进这项技术 。 2015年5月 , NASA在约翰逊航天中心设立的工作室展开了所谓的曲速引擎实验 , 在模拟太空环境的真空中对这种科幻级的动力系统进行了测试 。 但结果却引起一片哗然 , 因为他们是通过一套被称为EmDrive的动力装置获得的推力 , 并非靠扭曲时空行进的曲速引擎 。 更重要的是 , 这套方案的问题实在不小——EmDrive是违背基本物理法则的 , 许多专家都认为 , NASA的研究结果或为实验误差所致 。
一份理想化的报告
日前公开的曲速引擎报告指出 , 从未见过的更高维度以及神秘暗能量 , 可能并不像人们认为的那样遥不可及 。
报告称 , 控制更高维度空间 , 或许就是在技术上掌控暗能量密度的源头所在 , 最终能够在新型推进技术 , 尤其是曲速引擎的研发过程中扮演重要角色 。 借助曲速技术 , 前往太阳系行星只需短短几个小时 , 而不是几年;前往本地恒星系统也只需要几周时间 , 而不是数十万年 。
报告列举了一些行之有效的物理学思想 , 除了暗能量外 , 还有广义相对论、描述量子“真空能量”存在的卡西米尔效应、认为存在7个额外维度的M理论等 , 并表示我们可以利用这些“工具”研制曲速引擎 , 进而绕过爱因斯坦提出的一个基本法则——真空内任何物体的速度都不可能超越光速 。
其方式就是利用大量暗能量 , 将额外维度膨胀成一个“泡泡” 。 这个泡要大到能容纳一艘体积100立方米的飞船 , 飞船前方的时空收缩 , 后面的时空膨胀 , 推动“泡泡”和飞船 , 使其像在一条时空通道中穿行一样 。
【曲速引擎:曾被寄予厚望 现遭“一瓢冷水”】这样确实无需在技术层面超光速 。 但报告承认 , 他们的结论还只是推测 , 完全理解暗能量的本质可能还需很多年的努力 。 但在大型强子对撞机取得突破以及M理论发展的前提下 , 人们或将在了解暗能量方面出现飞跃 , 从而实现技术革命 。
“泼冷水”的理论学家
下一代太空驱动技术的讨论总能令所有人激动 。 但加州理工学院理论物理学家肖恩·卡罗尔对这份报告进行了详细研究 , 他的结论是:“这份报告将理论物理学的细枝末节加以装扮 , 让它们似乎有潜力应用于现实世界 , 但事实并非如此 。 ”

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