曲速引擎：曾被寄予厚望 现遭“一瓢冷水”

　　来源：科技日报


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（Warpdrive）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。

　　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。”

　　卡罗尔指出，曲速引擎并非异想天开的“平地飞升”，而是真实存在的物理学。另外，额外维度理论、卡西米尔效应和暗能量，所有这些都真实存在。但遗憾的是，在我们有生之年甚至未来1000年，利用这些理论研发超光速飞行技术，可能性为零。

　　他指出这份报告太过理想化，短期内无法成为现实。在曲速场内，飞船需利用负能量收缩前方的空间，并让后面空间膨胀，以实现超光速。但目前没有人知道作为动力的负能量究竟是什么，更别提如何利用。半人马座阿尔法星虽是距离太阳系最近的恒星系统，约4.367光年，但利用一艘100立方米的飞船几年内就抵达该星，所需的负能量也是一个天文数字。

　　即使能够产生负能量，又该如何捕获、存储并以100%的效率加以利用？卡罗尔认为，现在谈实现曲速引擎实在是疯狂，这完全不是“我们需要更先进的晶体管”这种程度的信心，而是基本不具有可行性的讨论。

　　“理论上我并不能排除它的可能性，但我认为它是不可能的。”卡罗尔称，随着人们对物理学的认知更进一步，只会更加明确这个答案：“不，我们无法做到。”

　　（科技日报北京6月13日电）