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1994年，物理學家米格爾·阿爾庫別雷（Miguel Alcubierre）提出了一項激進的技術，可以實現比光速更快的旅行：曲速引擎，這是一種透過彎曲空間結構來繞過宇宙終極速度極限的假想方法。

這是一個有趣的想法——甚至美國宇航局也在實驗室研究它——但米格爾·阿爾庫別雷（Miguel Alcubierre）的提議包含著似乎無法解決的問題。現在，美國物理學家Alexey Bobrick和Gianni Martire最近發表的一篇論文解決了這些問題，並引起了廣泛的關注。

但是，儘管Bobrick和Martire已經成功地揭開了翹曲技術的神秘面紗，但他們的研究表明，人類目前的科技技術仍無法實現超光速旅行。

不過，還有一線希望：曲速引擎技術可能有超越太空旅行的重大用途。

穿越宇宙？

曲速引擎的故事始於愛因斯坦的最高成就：廣義相對論。廣義相對論的方程揭示了時空——現實的基本結構——在物質和能量的存在下彎曲的方式，這反過來也解釋了物質和能量是如何運動的。

廣義相對論對星際旅行提出了兩個限制。首先，任何物體都不能加速超過光速（大約每秒300，000公里）。即使以光速飛行，我們仍然需要4年時間才能到達比鄰星，離太陽最近的恆星。

其次，相對於地球上的時鐘，接近光速的太空飛船上的時鐘會變慢（這稱為時間膨脹）。假設加速度處於恆定狀態，則可以使恆星行進。一個人可以在自己的一生中到達距離我們150光年的遙遠恆星。然而，要注意的是，當這個人返回地球已經過去了300多年。

一個新的希望

這就是Alcubierre出現的地方。他認為廣義相對論允許出現“扭曲泡沫”，即物質和能量以這樣的方式排列的區域：扭曲前的時空並將氣泡中的時空擴充套件到氣泡的後部。氣泡內部“平坦”區域的移動速度快於光線。

要了解“平坦”在此上下文中的含義，請注意時空有點像橡膠墊。墊子在存在物質和能量的情況下彎曲（想想在墊子上放一個保齡球）。重力無非就是物體必須滑入由恆星和行星等物體產生的凹痕中的趨勢。平坦區域就像墊子的一部分，上面沒有任何東西。

這樣的驅動還可以避免時間膨脹帶來的不舒服的後果。人類可能會往返於深空。

時空奇數

Alcubierre的裝置是如何工作的？這裡的討論經常依賴於類比，因為數學是如此複雜。

想象一下，一塊地毯上有一個杯子。你在地毯上，你想去拿杯子。你可以在地毯上移動，或者把地毯拉向你。曲速驅動器就像扯動時空，使你的目的地更接近。

但類比有其侷限性：曲速驅動器並不是真的將你的目的地拖向你。它收縮時空，使你的路徑變短。當你開啟驅動器時，你和杯子之間的地毯就會減少。

Alcubierre的建議雖然在數學上很嚴謹，但在直觀層面上很難理解。Bobrick和Martire的工作將改變這一切。

星際飛船失靈事件

Bobrick和Martire表明，任何曲速驅動器必須是一個處於持續運動狀態的材料外殼，包圍著一個平坦的時空區域。殼的能量改變了它裡面的時空區域的屬性。

這聽起來可能不像是什麼發現，但直到現在還不清楚曲速驅動器可能是什麼，從物理上講。他們的工作告訴我們，有點令人驚訝的是，曲速驅動器就像一輛汽車。汽車也是一個能量的外殼（以物質的形式），包圍著時空的一個平面區域。不同的是，進入汽車並不會使你更快地衰老。然而，這正是曲速驅動器可能做的事情。

利用他們的簡單描述，Bobrick和Martire證明了一種方法，即利用愛因斯坦的廣義相對論方程找到允許物質和能量排列的時空，這些時空將作為翹曲氣泡。這給我們提供了一個尋找和分類曲率技術的數學鑰匙。

他們的工作設法解決了曲速驅動器的核心問題之一。為了使方程平衡，阿爾庫比耶爾的裝置以 “負能量 ”為基礎執行——但我們還沒有在現實世界中發現任何可行的負能量來源。

更糟糕的是，Alcubierre的裝置對負能量的要求是巨大的。根據一些估計，將需要已知宇宙中的全部能量（儘管後來的工作使這個數字下降了一些）。

Bobrick和Martire表明，曲速驅動器可以由正能量（即 “正常 ”能量）或由負能量和正能量的混合物製成。這就是說，能量需求仍然是巨大的。

如果Bobrick和Martire是對的，那麼曲速驅動器就像任何其他運動中的物體一樣。它畢竟會受到廣義相對論所規定的普遍速度限制，而且它需要某種常規推進系統來使其加速。

訊息越來越糟。許多種類的曲速驅動器只能以某種方式修改裡面的時空：透過放慢乘客的時鐘，而這種方式恰恰使進入深空的旅行成為問題。

Bobrick和Martire確實表明，一些曲速驅動器可以比光速更快，但前提是它們被創造出來時已經以該速度行駛——這對任何希望進行星際旅遊的普通人類來說都沒有幫助。