科學家提出新曲速引擎理論設計：或能解決“負能量泡沫”問題

　　據(jù)外媒報道，超光速旅行(FTL)是科幻小說的主要內(nèi)容，它可以讓星際間數(shù)千年的旅行變得遙不可及。這樣的技術(shù)在現(xiàn)實世界中對我們來說當然非常方便，雖然這些“曲速引擎”在理論上被認為是可能的但卻通常要涉及到我們無法觸及的奇異物理。天體物理學家Erik Lentz提出了一種基于傳統(tǒng)物理學實現(xiàn)超光速飛行的新理論設計。

　　如果人類要經(jīng)受住時間的考驗那么則需要向地球以外的地方擴張。但我們能去哪里呢？埃隆·馬斯克也許一心撲在火星上，但那里的條件并不理想。事實上，太陽系中沒有其他地方適合我們?nèi)祟?。所以我們應該把注意力轉(zhuǎn)向其他星球。

　　雖然幾乎可以肯定在某個地方還有其他類地行星，但宇宙太大了，人類在任何實際的時間范圍內(nèi)都無法到達它們。使用目前的化學火箭，即便要到達我們最近的鄰居--半人馬座阿爾法星(Alpha Centauri)也要5萬年以上的時間。

　　這就是FTL夢想的由來。如果我們能以光速旅行那么旅程就會減少到四年多一點，這意味著正常人類的壽命很容易就能完成一次回程。一些假想的曲速引擎設計甚至可以在5個月內(nèi)到達那里--比我們現(xiàn)在去火星的時間還要短。

　　問題是，根據(jù)愛因斯坦的廣義相對論，在物理上不可能有任何物體的速度超過光速。這是因為當一個物體移動得更快時，它的質(zhì)量也會增加，所以當達到光速時它的質(zhì)量就會接近無窮大。另外它還需要無限的能量才能提高到那個速度。

　　不過也許存在一些漏洞。1994年，墨西哥理論物理學家Miguel Alcubierre提出了一種曲速引擎的設計方案，這種引擎在理論上可以讓物體的速度超過光速且不違反任何物理定律。這個想法涉及到在一個物體周圍產(chǎn)生一個負能量泡沫，這樣物體前面的時空結(jié)構(gòu)就會收縮，而它后面的空間就會膨脹。在中心是一個“平坦”的時空區(qū)域，在那里物體可以舒適地移動，任何居住者都不會覺得自己在移動。

　　當然，Alcubierre曲速引擎也有自己的問題。產(chǎn)生一個負能量的氣泡需要一種奇特的物質(zhì)形式，而這種物質(zhì)并不容易得到--如果它們真的存在的話。

　　解決這個問題則就是最新發(fā)表的這篇論文的目標。哥廷根大學天體物理學家Erik Lentz提出了一種從正能量來源創(chuàng)造這種“扭曲氣泡”的方法。

　　Lentz在研究之前的曲速引擎提議時意識到，有一些時空氣泡的特定結(jié)構(gòu)被忽視了。這些氣泡以孤子的形式存在，孤子是一種以恒定速度傳播而不失去形狀的緊湊波。在特定情況下，孤子可以出現(xiàn)在水中的波浪、產(chǎn)生奇怪云層的大氣運動或可通過不同介質(zhì)的光中。在這種情況下，孤子則是在時空本身中傳播。

　　Lentz發(fā)現(xiàn)，某些孤子構(gòu)型可以用傳統(tǒng)的能量來源形成，而不會違反愛因斯坦的任何方程也不需要任何負能量密度。

　　另一個有趣的轉(zhuǎn)折是，任何旅行者都可以保留時間的流逝。正常情況下，以光速運動的物體所經(jīng)歷的時間過得更慢--所以，正如一個舊思想實驗所表明的那樣，如果把雙胞胎中的一個放在以光速運動的宇宙飛船上，他們看起來會比留在地球上的那個雙胞胎年輕得多。由于孤子的中心有著極小的潮汐力，所以時間會以相同的速度在翹曲泡沫內(nèi)外流逝。

　　雖然使用傳統(tǒng)能源的曲速引擎可能是一個重大突破，但新的孤子方法當然有它自己的障礙。它仍需要絕對巨大的能量，現(xiàn)在還不可行但還是有希望的。

　　Lentz表示：“能源節(jié)約需要非常大、大約30個數(shù)量級才能達到現(xiàn)代核裂變反應堆的水平。幸運的是，在早期的研究中已經(jīng)提出了幾種節(jié)能機制，它們可能會將所需的能量降低近60個數(shù)量級?！?/p>

　　盡管聽起來很有趣，但不要指望很快就能進行企業(yè)號星際飛船的加速賽車。

　　“這項工作使超光速旅行的問題離基礎(chǔ)物理學的理論研究又近了一步、更接近工程。下一步（工作）是找出如何將天文數(shù)字所需的能源降低到今天的技術(shù)范圍內(nèi)如大型現(xiàn)代核裂變發(fā)電廠。然后我們可以討論建造第一個原型，”Lentz說道。