科学家们开始认真对待曲速引擎,尤其是一个

科学家严肃的超维时空思潮,从褶皱的高维世界直面时间膨胀的相对论性,和存在时空扭曲的优美磁场。生活在一个相对论性的宇宙中是很困难的，在这个宇宙中，即使最近的恒星也是如此遥远，而且光速是绝对的。难怪科幻系列总是有FTL(比光还快)的情节设计。按下一个按钮，按压一片花瓣，那奇特的、无人能解释其工作原理的驱动系统就会把我们送到时空中的另一个地方。然而，近年来，科学界对一个名为阿尔库比耶曲速引擎的特定概念可能的确可行的说法感到兴奋和怀疑，这是可以理解的。这是在印第安纳波利斯举行的美国航空航天研究所推进和能源论坛上的一个演讲的主题。该演讲由约瑟夫·阿格纽主持，他是阿拉巴马大学亨茨维尔推进研究中心(中国)的一名本科生工程师和研究助理。作为题为“核能和突破性推进的未来”的会议的一部分，阿格纽分享了他进行的一项题为“审查曲速理论和技术，以确定艺术和可行性的状态”的研究的结果。正如阿格纽在拥挤的房子里解释的那样，曲速推进系统背后的理论是相对简单的。FTL系统的概念最初于年由墨西哥物理学家米给尔·阿库别瑞提出，它被人类视为爱因斯坦场方程的一个高度理论化(但可能有效)的解决方案，该方程描述了空间、时间和能量在宇宙中是如何相互作用的。用外行人的话来说，阿尔库比里驱动器通过拉伸波中的时空结构来实现FTL旅行，使其前面的空间收缩，同时使后面的空间膨胀。理论上，在这一波中的宇宙飞船能够驾驭这种“扭曲的气泡”，并达到比光速更快的速度。这就是众所周知的“阿尔库比尔度量”。从广义相对论的角度来解释，这个扭曲气泡的内部将构成它内部任何东西的惯性参照系。出于同样的原因，这样的气泡可以出现在先前平坦的时空区域并超过光速。由于飞船不是在时空中移动(而是在移动时空本身)，传统的相对论效应(如时间膨胀)就不适用了。简而言之，阿尔库比里度量使FTL旅行成为可能，并且不违反传统意义上的相对论。正如阿格纽在电子邮件中对《今日宇宙》所言，他早在高中时就被这一理念所激励，并从那时起就一直追求着这一理念：“我更深入地研究数学和科学，结果，我开始对科幻小说和更具技术性的先进理论感兴趣。我开始看《星际迷航》、《原创系列》和《下一代》，并留意他们是如何预测或启发手机、平板电脑和其他娱乐设施的发明的。我想到了一些其他的技术，比如光子鱼雷、相位器和曲速驱动器，并试图研究“星际迷航科学”和“现实世界科学等价物”对此有什么看法。后来我偶然发现了米给尔·阿库别瑞的原始论文，消化了一段时间后，我开始寻找其他关键词和论文，并深入到理论中。尽管这一概念因完全理论性和高度投机性而普遍被摒弃，但近年来它已经注入了新的生命。这主要归功于哈罗德“桑尼”怀特，他是美国宇航局约翰逊航天中心高级推进物理实验室（又名“Eagleworks实验室”）的高级推进小组组长。在年的年星际飞船研讨会上，怀特分享了一些阿尔苏比耶米制的最新计算，这是题为“扭曲场力学”(和同名研究)的演讲主题。根据怀特的说法，阿尔库比尔的理论是合理的，但是需要一些严格的测试和发展。从那时起，他和同事们就一直通过Eagleworks实验室做这些事情。同样，阿格纽的大部分学术生涯都在研究曲速力学背后的理论和力学。在机械和航空航天工程副教授、UAH推进研究中心的教职员工杰森·卡西布里的指导下，阿格纽的工作以一项研究告终，该研究解决了曲速力学研究带来的主要障碍和机遇。正如阿格纽所说，最大的事实是，科学界对“曲速驱动”的概念仍然不太重视:“以我的经验来看，提到曲速驱动往往会给谈话带来笑声，因为它太理论化了，简直是科幻小说里的情节。其实它经常遭到轻蔑的评论，并被用作一个完全古怪的例子，这是可以理解的。我知道在自己的例子中，我最初在心理上将它归为典型的超光速概念，一类，因为显然它们都违反了“光速是终极速度”的假设。直到我更加仔细地钻研这个理论，才意识到它不存在这些问题。我认为当个人深入研究已经取得的进展时，会有更多的兴趣。这一想法的历史理论本质本身也可能是一种威慑，因为当你观察方程而不是定量结果时，很难看到实质性的进展。虽然这一领域仍处于初级阶段，但一些发展对其有所帮助。例如，LIGO科学家在年发现了自然产生的引力波，这既证实了爱因斯坦一个世纪前的预测，也证明了曲速驱动的基础在自然界中是存在的。正如阿格纽指出的，这也许是最重要的发展，但不是唯一的发展:“在过去5-10年左右的时间里，在预测驱动力的预期效果、决定如何实现驱动力、强化基本假设和概念，以及我个人最喜欢的在实验室测试理论的方法方面，已经取得了许多卓越的进展。”我认为，几年前的LIGO发现是科学上的一个巨大飞跃，因为它从实验上证明了时空在巨大引力场的作用下可以“扭曲”和弯曲，这种现象以我们可以测量的方式在宇宙中传播开来。以前，多亏了爱因斯坦，有一种理解认为这很可能是真的，但现在我们可以确定它是真的了。阿格纽说，由于该系统依赖于时空的膨胀和压缩，这一发现证明了其中一些效应是自然发生的。“现在我们知道这种效应是真实的，我认为下一个问题是，‘我们如何研究它，我们能在实验室里自己制造它吗？’”他补充道：“显然，像这样的事情将需要巨大的时间和资源的投入，但将是非常有益的。”当然，在实验研究成为可能之前，曲速驱动的概念需要更多的支持和巨大的进步，包括理论框架方面的进步以及技术进步。阿格纽说，如果这些被视为“小问题”而不是一个巨大的挑战，那么一定会取得进步。“曲速驱动器本质上需要的是一种可以随意扩展和收缩时空的方式，并且是以局部的方式，比如围绕一个小物体或一艘船。我们肯定知道，非常高的能量密度，例如电磁场或质量，会导致时空弯曲。然而，根据我们目前对这个问题的分析，要做到这一点需要大量的资金。另一方面，技术领域应该尽可能地改进设备和工艺，使这些高能量密度更合理。我相信，一旦这种效应可以在实验室规模上复制，就有可能使人们更加深刻地理解重力如何工作，而且可能打开一些尚未发现的理论或漏洞的大门。我总结一下，最大的障碍是能源，随之而来的是技术障碍，需要更大的电磁场，更灵敏的设备等等。创造一个扭曲气泡所需的正负能量的绝对数量仍然是与阿尔苏比耶的概念相关的最大挑战。目前，科学家认为保持产生气泡所需的负能量密度的唯一方法是通过奇异物质。科学家还估计，总能量的需求量将相当于木星的质量。然而，这与早期的能量估计相比有显著的下降，早期的能量估计称它需要相当于整个宇宙的能量质量。尽管如此，木星质量的外来物质仍然大得惊人。在这方面，仍然需要取得重大进展，以将能源需求降低到更现实的水平。阿格纽说，唯一可以预见的方法是通过量子物理学、量子力学和超材料的进一步发展。至于技术方面，在超导体、干涉仪和磁发生器的制造方面还需要更多的进步。当然，还有资金问题，当涉及到那些被认为是“不存在的”概念时，资金总是一个挑战。但正如阿格纽所说，这不是一个不可逾越的挑战。考虑到迄今为止取得的进展，有理由对未来持积极态度:“迄今为止，这一理论已经证明它非常值得继续探究，现在比以往更容易提供证据证明它是合理的。就资源分配的合理性而言，不难看出，探索太阳系以外、甚至银河系以外的地方，将是人类的一次巨大飞跃。增加研究范围所带来的技术增长肯定是有益的。”像航空电子设备、核研究、太空探索、电动汽车和可重复使用的火箭助推器一样，阿尔苏比耶曲速驱动器似乎注定是必须奋斗向上的概念之一。但是，如果其他这些历史案例能说明什么的话，最终它可能会通过一个不归点，并突然变得似乎完全可能！鉴于我们对系外行星(天文学的另一个爆火领域)的日益

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