2021年12月9日，国外一篇报道称美国宇航局（NASA）和国防高级研究计划局（DARPA）的科学家可能发现了能够制造曲速引擎的时空泡，这就意味着原本只存在于科幻电影的超光速时空曲速引擎有变成现实的可能了。这篇名为“卡西米尔空腔中存在的能量密度的可能结构”的研究论文已经发表在7月份的《欧洲物理杂志》上了。
论文摘要部分说，科学家在研究能量如何围绕波长分布时意外地发现了一个纳米级结构，这一结构预测了负能量的分布，并且与阿库别瑞度规的要求十分匹配。
你可能听不懂这些物理名词。首先阿库别瑞是墨西哥物理学家兼数学家。并于1994年提出波动方式的展延空间理论，也就是一种可以让宇宙飞船在不违背相对论的情况下，进行超光速飞行的曲速引擎，所以这种曲速引擎也叫阿库别瑞引擎。但是要制造这种超光速曲速引擎却需要负能量。而此次NASA和DARPA发现的纳米结构预测的负能量分布就特别符合阿库别瑞引擎所需的能量要求。
当然，咱们得严谨一点，发现这个并不意味着曲速引擎在实践中就完全可行了。这里面最重要的原因是，用负能量制造曲速引擎所需的时空泡并不排除只是数学上的技俩。
下面咱们简单分析一下曲速引擎的理论基础。
狭义相对论最基础的一个要求是，任何有静止质量的物体都不可以被加速到光速，只能小于光速。光子之所以能达到光速是因为光子没有静止质量，这里要注意的是，光子没有静止质量指的是光子就没有静止状态，光子只能以光速运动。
而宇宙飞船是有静止质量的，所以不可能达到光速飞行，那么我们就不可能把宇宙飞船加速到光速。这样的推论来自狭义相对论。但是我们可以利用广义相对论做一个投机取巧的假设。
在广义相对论中，物体在空间中就会造成时空弯曲，这种时空弯曲指的是3维空间加时间，如果要具体量化弯曲时空每一点的质量和能量分布就不能用传统的曲面几何工具了。而是用度规张量，克里斯托弗尔符号，曲率张量，里奇张量，里奇标量。
这些工具是用来描述能量与动量在时空中的密度和通量的，所以可以统一起来，称为能量-动量-应力张量，这是引力场方程右边的表达项。代表的是物质导致的时空如何弯曲，左边代表的是时空曲率决定物质如何运动。
所以物质告诉时空如何弯曲，时空告诉物质如何运动。
在正常情况下，物质不可能超光速运动，所以物质造成周围时空曲率的取值就在一定的范围内，而曲速引擎的逻辑是反着来的。
先是假定有一个扭曲空间，这一空间能让飞船以任意速度飞行在时空中，然后再计算这一弯曲空间对应的物质分布。
通过计算，只有负值的能量密度造成的空间曲率才能维持飞船以任意速度飞行。
飞船前方的空间收缩，后方空间扩张，飞船所在的空间为平直时空，所以飞船就在一个曲速泡中波动“前进”。其实飞船并没有动，而是泡泡带着船动。
但是要制造这样的曲速泡必须要用到负能量。负能量其实并不难理解，如果给一个物体施加一个力，该物体沿着力的方向加速运动，那么这里体现的就是正能量的作用。如果施加一个力，物体在力的反方向减速运动，那么这里面体现的就是负能量的作用。
其实负能量早在1948年就被发现了，这就是卡西米尔效应，这是一种由磁场波动造成的吸引力，数值与距离的4次方成反比，而引力和距离的平方成反比，所以这种吸引力不是引力造成的。
当两块中性金属片距离遥远时，能量为零。当它们彼此靠近，我们能从中吸取能量，其时金属板的能量即为负值。
所以研究卡西米尔效应就可以搞懂如何提取负能量，对曲速引擎的发展有至关重要的影响。此次科学家就是在研究卡西米尔效应时意外发现了一个符合曲速泡能量分布的结构体。至于到底是不是曲速泡，现在还是理论预测，既然都不确定，为什么要发论文说这极可能是曲速泡呢。我想着，不吊足胃口，怎么张口要经费！其次如果后续证实这真的是曲速泡，那和曲速引擎的实现还差着好几个戴森球呢！毕竟卡西米尔效应产生的那一点负能量和曲速引擎所需的负能量还差好多个量级呢。
联系客服
