翘曲驱动可以实现比光速更快的速度吗？翘曲驱动到底是什么？

　　1994年，物理学家米格尔·阿尔库比尔（Miguel Alcubierre）提出了一项突破性的技术，可以实现比光速更快的速度:翘曲驱动，一种通过弯曲现实结构绕过宇宙极限速度的假想方法。

　　这是一个有趣的想法——甚至NASA也在Eagleworks实验室进行了研究，但Alcubierre的建议包含了似乎无法解决的问题。现在，美国物理学家阿列克谢·鲍勃里克（Alexey Bobrick）和詹安·马蒂尔（Gianni Martire）最近发表的一篇论文解决了许多此类问题，并引起了广泛关注。

　　但是，尽管Bobrick和Martire设法大幅消除了翘曲技术的神秘色彩，但他们的工作实际上表明：至少在目前，对于像我们这样的人来说，光速旅行还是遥不可及的。

　　但是，翘曲技术可能会在太空旅行之外有更广泛的应用。

　　穿越宇宙？

　　扭曲驱动的故事始于爱因斯坦的最高成就:广义相对论。广义相对论方程捕捉到了时空——现实的结构——对物质和能量的存在做出反应而弯曲的方式，这反过来解释了物质和能量是如何运动的。

　　广义相对论对星际旅行有两个限制。首先，光速（每秒约300,000公里）无法加速。即使以如此令人眼花speed乱的速度旅行，我们仍然需要四年的时间才能到达Proxima Centauri，它是离我们太阳最近的恒星。

　　其次，相对于地球上的时钟，接近光速的太空飞船上的时钟会变慢（这称为时间膨胀）。假设加速度处于恒定状态，则可以使恒星行进。一个人可以在自己的一生中到达距离我们150光年的一颗遥远的恒星。然而，要注意的是，一个人返回地球已经过去了300多年。

　　这就是Alcubierre出现的地方。他认为广义相对论允许出现“扭曲气泡”，即物质和能量以这样的方式排列的区域，即弯曲气泡之前的时空并将气泡扩展到气泡的后方。气泡内部“平坦”区域的移动速度快于光线的移动方式。

　　为了了解“扁平”在这种情况下的含义，请注意，时空有点像橡皮垫。垫子在存在物质和能量的情况下弯曲（想想在垫子上放一个保龄球）。重力无非就是物体必须滑入由恒星和行星等物体产生的凹痕中的趋势。平坦区域就像垫子的一部分，上面没有任何东西。

　　这样的驱动还可以避免时间膨胀带来的不舒服的后果。一个人可能会潜入深空，但仍会被家中最亲近的人打招呼。

　　Alcubierre的设备如何工作？这里的讨论经常依赖类推，因为数学是如此复杂。

　　想象一下有一个杯子的地毯。您在地毯上，想上杯。您可以在地毯上移动，也可以将地毯拉向自己。扭曲的驱动器就像拉扯时空，使您的目的地更近。

　　但类比有其局限性：翘曲驱动器并不会真正将目的地拖向您。它缩短了时空，使您的路径更短。打开驱动器后，您和杯子之间的地毯就更少了。

　　尽管Alcubierre的建议在数学上很严格，但在直觉上很难理解。Bobrick和Martire的工作将改变所有这一切。

　　Bobrick和Martire表示，任何翘曲驱动器都必须是处于恒定运动状态的材料壳，并包含平坦的时空区域。壳层的能量会改变壳层内部时空区域的属性。

　　这听起来似乎并不是什么发现，但是直到现在，从物理上讲，尚不清楚什么是翘曲驱动器。他们的工作告诉我们，翘曲驱动器有点像汽车。汽车还是能量的壳（以物质的形式），围绕着时空的平坦区域。不同之处在于，进入车内并不会使您的年龄更快。但是，这是翘曲驱动器可能会执行的操作。

　　Bobrick和Martire用他们的简单描述演示了一种使用爱因斯坦广义相对论来查找时空的方法，该时空允许物质和能量的排列充当扭曲气泡。这为我们提供了查找和分类翘曲技术的数学钥匙。

　　他们的工作设法解决了翘曲驱动器的核心问题之一。为了使方程平衡，Alcubierre的设备使用“负能量”运行-但我们尚未发现现实世界中任何可行的负能量来源。

　　更糟糕的是，Alcubierre设备的负能量需求非常巨大。据一些估计，将需要已知宇宙中的全部能量（尽管后来的工作使数量下降了一点）。

　　Bobrick和Martire表示，翘曲驱动可以由正能量（即“正常”能量）或由负能量和正能量混合而成。话虽如此，能源需求仍将是巨大的。

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