星际迷航的翘曲驱动是可能的吗？

翘曲驱动的概念与目前我们知道关于物理学的一切是有矛盾的。

HARD SCIENCE — JULY 19, 2023

Don Lincoln

Credit: Annelisa Leinbach / Big Think; NASA

关键要点

涉及扭曲空间《星际迷航》的翘曲驱动并不在我们的自然的法则的理解之内。

一种涉及负能量的理论解决方案存在，但这被考虑为一个是数学人工制品，而不是真正的物理现象。

我们永远不应该说某些东西是不可能的，但在我们的翘曲驱动变成一个现实的物理学的理解中一定是一个实在的转变。

科幻小说尤其是《星际迷航》的核心是经由一种叫“翘曲驱动”的虚构技术远超光速的速度来在星系中旅行的能力。那是什么，我们将从来会有一个吗？

你没有翘曲驱动

一个临时的答案是“没有”。按照被接受的科学的法则，没有任何能比光速更快旅行的东西。即便光是快的足以在一秒钟内绕地球七圈，空间是非常大的。光要用八分钟来从太阳旅行到地球，光从我们的太阳到达最近的恒星（比邻星）要用四年的时间。大多数恒星------因此大多数行星------远更遥远，因此旅行时间会相应的更长。距离是如此广大以至于星际旅行会要一生的时间。

这让一个无聊的科幻情节成为可能，因此《星际迷航》的创作者发明了一种方便但想像的技术。按照《星际迷航》法典，翘曲驱动通过围绕宇宙飞船创建一个“翘曲泡泡”起作用，泡泡内空间字面上被翘曲。在飞船前面，空间被压缩，而在飞船后面空间被扩展。以这样，一艘宇宙飞船永远不会超过光速旅行，它仅是通过一个更短的距离。例如，如果一个翘曲驱动可以将到比邻星的距离缩短到正常长度的1/1461倍，它可以在一天内到达那里。

一个大质量的问题

这是现实的吗？也许。首先，我们的空间的最好现代理解来自爱因斯坦的广义相对论。在这个理论中，引力被理解为一种不像我们通常想象它那样的力，而是被理解为一个空间的弯曲。因此，如果空间能以某种方式被弯曲或扭曲，那么一个翘曲驱动可能是在接受的科学领域内。

然而，这就是事情变得棘手的地方。在相对论内，弯曲空间的量是质量（或者等价的能量）。用熟悉和简单的话，地球的巨大质量在它的临近中弯曲空间。这种扭曲造成我们知道为引力的现象。

虽然空间被物质弯曲是一个事实，但它并不太多帮助我们的翘曲驱动。地球表面附近的空间被相对温和的弯曲。毕竟，这种扭曲并没有可评价的缩短地球和太阳之间的距离，更不用说最近的恒星。因此，要让翘曲驱动是一种有用的推进技术，一艘宇宙飞船可能不得不携带远比一颗行星大得多的质量------甚至比一颗恒星更大。这种额外的质量会使飞船太难以移动，这意味着这个想法只是站不住脚的。

关于负能量的否定性

这完全的不实在一个翘曲驱动的想法吗？相当不。规制狭义相对论的方程是丰富的和复杂的，有许多解决方案。1994年，理论物理学家米格尔·阿尔库别勒（Miguel Alcubierre）发现了一种以非常相似最初被《星际迷航》创作者憧憬的方式扭曲了空间的解决方案。在完全正确的条件下，来扩展一个对象后面的空间并将压缩它前面是可能的。

不过，有一个问题。为完成这种扭曲，研究人员会不得不用负能量------ 即降低空的空间的能量到零以下。按照爱因斯坦，一个翘曲驱动需要一个不可能的前提。作为一个类比，一些涉及一个人身高的数学计算可能有一个是负的解决方案。但对一个人有为负的身高意味着什么？这物理上没有意义。

因此，虽然科学家们试图在阿尔库别勒解决方案所需的条件中来发现漏洞，但大多数人认为一个翘曲驱动将不会被这种方式创造，负能量是一种数学人为物，而不是一种物理现象。

 翘曲驱动器是可能的还是不是？

总而言之，我们目前的自然的法则的理解既不允许超光速旅行也不允许像阿尔库别勒那样来解决翘曲的空间。然而，那些梦想环游星空的人不应该放弃。科学家没有一个自然的法则的充分了解。真的，我和我的同事每天都在寻找新的现象------之前从未见过的东西。

在推测的科学中，说某事是不可能的总是鲁莽的。在1850年，如果你问当时最优秀的科学家是否有可能在欧洲演讲并让在美国的某人听到你的声音或者是否有可能看到一个人的身体内部，他们会告诉你“不”。然而，仅仅半个世纪后，无线电的发明和X射线的发现会已经证明他们是错误的。

这就是让一个翘曲驱动成为一个现实要用的。一些聪明的灵魂正要有一个新的想法，某些与我们目前的物理学的理解完全不同的东西。然后，也许 ------只是也许------我们将能够大胆地去以前没有人已经去过的地方。

https://bigthink.com/hard-science/star-trek-warp-drive-possible/