科学家提出符合物理定律的「曲速航行」，星舰

人类常常在思考，浩瀚的星海里有多少奇特的世界？ 然而太空实在太广大了，群星之间的距离都以「光年」来计算，也就是说，即使飞行的与光一样快，到达其他星球也都是几年，甚至几千年的时间。 既然如此，科幻作家只好发明出超越光速的航行法，科幻影集「星际争霸战」(STAR TREK)当中的「曲速航行」(warp speed)是最有名的一种。 值得高兴的是，有一些科学家一直试着建立曲速的理论，最新的说法，曲速可以符合现有的物理定律，并非完全不可能。

「太空，人类的终极边疆，星舰企业号的旅程....」，美国科幻剧「星际争霸战」从上世纪60年代开播，至今已经超过50年，并衍生成一个庞大的故事体系， 还启发了当年许多小观众，以「发明企业号」为职志。 1994年一位名叫米格尔?阿库别瑞（Miguel Alcubierre)的墨西哥籍科学家，提出了不违反爱因斯坦相对论的曲速理论，称为阿库别瑞测算(Alcubierre metric)，这是 第1个曲速航行的理论。 这套理论的想法是，在星舰周围形成一团不同于寻常空间的力场，压缩前方的空间，并拉伸后方的空间，这样的环境称为「曲速泡泡」(Warp Bobule)， 即可形成高于光速的移动。 但问题在于，这套算式在现有的物理学是不成立的，它需要用大量的负能量来稳定算式，虽然负能量有可能存在，但根据现有物理学，这根本不可能实现。

但是古典和量子引力(Classical and Quantum Gravity)网站，最近有2篇不约而同的论文，都认为要达成稳定的曲速场，可能不需要用到负能量，已知的「重力」就可以达成。

瑞典隆德大学(Lunds universitet)天体物理学家亚力克西?鲍伯瑞克(Alexey Bobrick)说：「我们认为阿库别瑞的研究方向是对的，只是他把问题想复杂了，急着要平衡 时间曲率。其实重力本身就能弯曲时空，只是需要的引力场将要非常大。」

鲍伯瑞克的论文认为不需要负能量，但将需要一个非常强大的重力场，重力可以极大地弯曲时空，弯曲空间可以使太空船以数倍的速度前前，却又不会造成明显的双生子 悖论。

他说：「经过计算，如果我们将整个地球的质量，压缩到一个直径10公尺的球壳里，那么对它内部时间的校正仍然很小，1年大约只增加1个小时。」

该研究的另一个有趣发现，涉及曲速太空船的合理形状，较宽，较高的船，将会长而细的船需要更少的能量，也就是说，曲速太空船可能不是流线型。

几天后，德国哥廷根大学(University of Gottingen)的艾瑞克·冷次（Erik Lentz）也发表一篇相当类似的论文，他也认为「曲速泡泡」不需要负能量就可以建立 。

冷次认为，某些形式的时空泡泡可以用孤波(soliton)的情况扩散，这是一种相当紧凑的波，以恒定的速度传播，却不会变形。 他认为如果曲速泡泡在这种情况下，是可以稳定维持，也就不必负能量来平衡。

冷次在一份声明中说：「这项工作使超光速航行的问题，可由基础物理学的理论来填补，或许在未来成为工程学的基础。」

当然，要达成这样子的空间扭曲很不容易。 冷次表示，若要为一艘直径200公尺宽的太空船产生一个曲速泡泡，所需能量大约是木星质量所含能量的100倍。

另外，下一个重要的研究是，重力场造成的孤波，在自然界存不存在?冷次认为，如果理论正确，中子星的重力应该会造成明显的重力场孤波，或许中子星附近的电浆体 流动的型式，可能是寻找正能量孤波(positive-energy solitons)信号的自然场所。

文章来源：《大学物理》 网址: http://www.dxwlzz.cn/zonghexinwen/2021/0315/425.html