來(lái)自'Star Trek'的扭曲驅(qū)動(dòng)是否可能？
幾乎每個(gè)"Star Trek"episode and movie中的關(guān)鍵情節(jié)設(shè)備之一是星船能夠以低速及更高的速度行駛。這要?dú)w功于稱為warp drive的推進(jìn)系統(tǒng)。它聽起來(lái)很"科學(xué)虛構(gòu)，"它是warp drive不'實(shí)際上存在。然而，從理論上講，這種推進(jìn)系統(tǒng)的某些版本可以從給定足夠時(shí)間，金錢和材料的想法中產(chǎn)生。
也許扭曲驅(qū)動(dòng)似乎是可能的主要原因是它還沒(méi)有被證實(shí)。因此，F(xiàn)TL（快于光）旅行可能會(huì)有一個(gè)未來(lái)的希望，但不會(huì)很快。
什么是扭曲驅(qū)動(dòng)？
在科幻小說(shuō)中，扭曲驅(qū)動(dòng)是允許船只通過(guò)比光速更快的移動(dòng)穿過(guò)空間。這是一個(gè)重要的細(xì)節(jié)，因?yàn)楣馑偈怯钪嫠俣认拗朴钪婧妥罱K交通規(guī)律和障礙。
據(jù)我們所知，沒(méi)有什么可以比光更快地移動(dòng)。根據(jù)愛因斯坦和#39相對(duì)論，需要無(wú)限的能量來(lái)加速質(zhì)量達(dá)到光速的物體。（光本身不受這個(gè)事實(shí)影響的原因是光子的粒子沒(méi)有任何質(zhì)量。）因此，看起來(lái)有一個(gè)航天器以（或超過(guò)）光的速度根本是不可能的。
然而，有兩個(gè)漏洞。一個(gè)是沒(méi)有'似乎禁止盡可能接近光速旅行。第二，當(dāng)我們談?wù)摬豢赡苓_(dá)到光速時(shí)，我們通常在談?wù)撐矬w的推進(jìn)。然而，正如下面進(jìn)一步解釋的那樣，扭曲驅(qū)動(dòng)的概念并不一定完全基于船舶或物體本身以光速飛行。
扭曲驅(qū)動(dòng)與蠕蟲
Wormholes通常是對(duì)話的一部分丁空間穿越宇宙。然而，通過(guò)蠕蟲旅行將與使用扭曲驅(qū)動(dòng)明顯不同。雖然扭曲驅(qū)動(dòng)涉及以一定速度移動(dòng)，但蠕蟲是理論結(jié)構(gòu)，允許空間船通過(guò)超空間隧道從一個(gè)點(diǎn)行進(jìn)到另一個(gè)點(diǎn)。實(shí)際上，他們會(huì)讓船只走捷徑，因?yàn)樗麄冊(cè)诩夹g(shù)上仍然與正常的時(shí)空聯(lián)系在一起。
這樣做的一個(gè)積極的副產(chǎn)品是，星船可以避免不良影響，如時(shí)間膨脹和對(duì)人體大量加速的反應(yīng)。
扭曲驅(qū)動(dòng)是否可能？
我們目前對(duì)物理學(xué)的理解以及光如何傳播排除了物體達(dá)到大于光速的速度，但并不排除空間本身以該速度或超過(guò)該速度行進(jìn)的可能性。實(shí)際上，一些研究過(guò)該問(wèn)題的人聲稱，在早期宇宙中，時(shí)空以超腔速度擴(kuò)展，即使間隔很短。
如果這些假設(shè)被證明是正確的，扭曲驅(qū)動(dòng)可以利用這個(gè)漏洞，留下物體推進(jìn)的問(wèn)題，而是要求科學(xué)家如何產(chǎn)生移動(dòng)時(shí)空所需的巨大能量。
如果科學(xué)家采取這種方法，可以通過(guò)這種方式考慮扭曲驅(qū)動(dòng)：扭曲驅(qū)動(dòng)是創(chuàng)造大量能量的原因，它收縮星前的時(shí)間空間，同時(shí)同樣擴(kuò)大后部的時(shí)空，最終創(chuàng)造一個(gè)扭曲的泡沫。這將導(dǎo)致氣泡級(jí)聯(lián)的時(shí)空-當(dāng)扭曲在超腔內(nèi)進(jìn)展時(shí)進(jìn)入新目的地時(shí)，船舶保持靜止到其局部區(qū)域。
在20世紀(jì)后期，墨西哥科學(xué)家Miguel Alcubierre證明warp drive實(shí)際上與管理宇宙的法律一致。他的迷戀基因Roddenberry's革命性的情節(jié)驅(qū)動(dòng)器，Alcubierre'被稱為Alcubierre驅(qū)動(dòng)器的星船設(shè)計(jì)騎著時(shí)空的波浪"波浪"，就像一個(gè)掠水員在海洋上的波浪一樣。
Warp Drive的挑戰(zhàn)
盡管Alcubierre's證明以及我們目前對(duì)理論物理學(xué)的理解中沒(méi)有任何阻止扭曲驅(qū)動(dòng)發(fā)展的事實(shí)，但整個(gè)想法仍處于猜測(cè)領(lǐng)域。我們目前的技術(shù)還很成熟，盡管人們正在努力實(shí)現(xiàn)這一巨大的太空旅行壯舉，但仍有許多問(wèn)題有待解決。數(shù)學(xué)趣味小知識(shí)大全
負(fù)質(zhì)量
扭曲氣泡的產(chǎn)生和移動(dòng)需要其前面的空間湮滅，而后面的空間需要快速增長(zhǎng)。這個(gè)湮滅的空間被稱為負(fù)質(zhì)量或負(fù)能量，這是一種高度理論化的物質(zhì)類型，尚未't been"已找到"然而。
話雖如此，三種理論使我們更接近**群眾的現(xiàn)實(shí)。例如，Casimir效應(yīng)布置了兩個(gè)平行反射鏡放置在真空中的設(shè)置。當(dāng)它們彼此非常接近時(shí)，它們之間的能量似乎低于它們周圍的能量，從而產(chǎn)生負(fù)能量，即使只有極小的量。
2016年，LIGO（激光干涉儀重力波觀測(cè)站）的科學(xué)家證明，時(shí)空可以在巨大的重力場(chǎng)存在下彎曲
截至2018年，羅切斯特大學(xué)的科學(xué)家們使用激光來(lái)證明產(chǎn)生負(fù)質(zhì)量的另一種可能性。
盡管這些發(fā)現(xiàn)使人類更接近功能性扭曲驅(qū)動(dòng)，但這些微量的負(fù)質(zhì)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)需要的負(fù)能量密度的大小行進(jìn)200倍FTL（在合理的時(shí)間內(nèi)到達(dá)最近的恒星所需的速度）。
能量
隨著Alcubierre在1994年的設(shè)計(jì)以及其他設(shè)計(jì)，似乎創(chuàng)造必要的時(shí)空擴(kuò)張和收縮所需的大量能量將在其100億年的使用壽命期間超過(guò)太陽(yáng)的產(chǎn)出。然而，進(jìn)一步的研究能夠降低天然氣巨星所需的負(fù)能量，雖然有所改善，但這仍然是一個(gè)挑戰(zhàn)。
解決這一障礙的一個(gè)理論是提取由具有相反電荷的相同粒子的物質(zhì)-反物質(zhì)湮滅爆炸產(chǎn)生的大量能量，并將其用于船舶的"扭曲核心"。
使用扭曲驅(qū)動(dòng)器行進(jìn)
即使科學(xué)家成功地圍繞給定的太空船彎曲時(shí)空，也只會(huì)導(dǎo)致更多關(guān)于太空旅行的問(wèn)題。
科學(xué)家們推測(cè)，隨著星間旅行，扭曲的氣泡可能會(huì)收集大量的粒子，這可能會(huì)在抵達(dá)后引起大規(guī)模爆炸。與此相關(guān)的其他可能問(wèn)題是如何導(dǎo)航整個(gè)扭曲氣泡以及旅行者如何與地球通信的問(wèn)題。
結(jié)論
從技術(shù)上講，我們距離扭曲驅(qū)動(dòng)和星間旅行還有很長(zhǎng)的路要走，但隨著技術(shù)的進(jìn)步和對(duì)創(chuàng)新的推動(dòng)，答案比以往任何時(shí)候都更接近。像Elon Musk和Jeff Bezos這樣渴望讓我們成為一個(gè)遙遠(yuǎn)的太空文明的人是打破warp drive代碼所需的刺激。幾十年來(lái)，這是第一次對(duì)太空飛行產(chǎn)生類似巖石和滾動(dòng)的興奮，這種熱情是探索宇宙的另一個(gè)重要組成部分。
