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曲率引擎能利用物理定律的漏洞实现“超光速”飞行,人类有可能实现吗?

可能很多人看科幻小说都听说过曲率引擎这个名词,可是什么是曲率引擎,却没有几个人能说清楚。当然,如果对爱因斯坦广义相对论有研究的人,可能理解起来比较容易。

由于牛顿经典力学在太空中出现了很多不能解释的问题,因此爱因斯坦在相对论中提出了时空并非绝对而且也不是平直的,而是存在曲率的概念,人们的时空观第一次受到了颠覆。曲率引擎,则是墨西哥物理学家明戈·阿尔库贝利(也译作阿库别瑞)在1994年首次提出的,从此以后便经常被各种科幻小说、电影所引用,如小说《三体》、电影《星际迷航》。曲率引擎的“曲率”,便是时空弯曲偏离平直的程度表达。

阿尔库贝利的曲率引擎,是基于相对论下时空不是平直的产物(当前已经有所验证),它认为宇宙是一个弯曲(或者局部凹凸不平)存在曲率的时空。引擎的基本原理就是通过某种可以产生极为强大能量的装置,通过对飞船后面的空间拉平(曲率变小,时空膨胀),使得飞船前方的空间弯曲更厉害(曲率更大,时空缩小)。这样飞船就可以减小直线飞行距离,从远处看来,就好像飞船在进行“超光速”飞行,更快地到达目的地。当然,实际上飞船还是没有超过宇宙限速的极限,因为在飞船所在的“气泡状”时空还是平直的时空,没有曲率。这样,装有曲率引擎的飞船速度没有超越光速,但却实现了“超光速”旅行。

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便于理解,你可以自己拿一张折弯的纸,如果把后面曲率拉平,是不是前面弯曲率就更大?这样平面两个点之间的直线距离就被缩短,飞船飞过去后,空间又重新被拉平。当然,这个在外面看是看不到空间弯曲的,而是认为飞船速度加快了。在这里还有一个有趣的事情,理论上认为飞船处于时空弯曲的“泡泡”中时候,或许不需要自身的动力,“泡泡”就会将飞船以极高的速度推动前进,好比人们在冲浪时候,浪头推动着人前行。

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要实现这样的引擎,目前从理论上看是有可能的。科学家们在实验室中利用一套名为““怀特-朱迪曲率场干涉仪”的激光装置,已经实现了百万分一尺度的时空扰动。虽然这个尺度和曲率引擎的要求相差十万八千里(或许还更大),但是至少让人类看到这种未来的希望。

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制造曲率引擎,最大的问题在于这样的引擎如何实现。一是制造这种引擎的材料,目前毫无头绪;二是实现空间弯曲所需要的能量,这个能量远不是目前人类能掌握的。以阿尔库贝利早期提出的曲率引擎的模型来计算,要实现这种穿越时空的飞行,需要将整个木星质量按照爱因斯坦质能方程转换成的能量才可以实现。这种能量级别,对于人类来说是遥不可及的。不过人类也不是没有其他办法,科学家们经过研究,认为如果将阿尔库贝利引擎形状改为甜甜圈那样的“圆筒形”,那么其所需要的能量可能大为减小,而且他还发现时空弯曲的强度并不是固定的,或许还有其他办法降低能量需求。这样看来,要实现曲率引擎虽然还是遥远,但是已经从虚幻看到了实现的可能,这无疑是人类迈向星辰大海的福音。

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当然,我们又回到当前所面临的问题。目前天体导致时空弯曲是因为巨大的质量,巨大质量在时空上产生涟漪或者弯曲。而人造飞船肯定是不会有天体这么大的质量,因此要实现改变时空,就需要产生巨大的引力,负能量或许是产生这种引力的唯一选择。虽然负能量在实验室已经被证实,但有什么材料可以使用,目前还没有概念。阿尔库贝利认为来在上世纪40年代就被发现卡西米尔效应,可以满足引擎对负能量的需求。不过西米尔效应产生的引力是保守力,也就是说真空零点能必须是有借有还的,这将无法为曲率引擎提供持续的动力,何况要产生导致时空明显弯曲的引力,这要求差距也太大。

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另外一个问题就是,飞船需要有持续不断的强大动力。曲率引擎的一个核心理念,就是质量就是能量,能量产生压力才能改变时空曲率,因此要产生持续强大的能量输出,就必须实现可控核聚变(也就是我们常说的人造小太阳)来提供能源。而就目前现状看来,可控核聚变50年内是没有希望的,至于50年后那是G知道的事情了。

因此,目前来说,从数学模型上来看,曲率引擎是可以实现的。从物理定律上看,阿尔库贝利曲率引擎也没有违反相对论,它是基于相对论下建立的一种时空度规。在量子引力没有被研究透彻之前,可以认为它也是符合当前物理定律的。但是,就目前人类的认知和技术,距离制造曲率引擎,确实还差得很远。

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不过只要有希望,人类总会有实现的一天。就像几百年前的人类一样,他们也没有考虑到几年内后人类可以飞到太空,飞到月亮上去,你说是吧?

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