光速飛10年直接到宇宙盡頭（我們可超光速旅行）

2023-07-17 22:49:51 1

自從愛因斯坦告訴我們，沒有什麼比光速在真空中傳播的更快以來，很多人一直在試圖證明他是錯的。多年來，超光速推進系統一直是科幻小說的主要內容，是能使人們徵服物理定律的遙遠設備。但是，我們有可能在現實世界中看到它們嗎？今天我們將揭開超光速技術的神秘面紗——超光速技術在現實生活中的非凡現實。

在小說中，之所以需要超光碟機技術，是因為太空浩瀚無垠，星球之間的距離過於遙遠，沒有超光碟機技術就無法開啟浪漫的太空旅行。例如，旅行者太空探測器這一現有的技術至少需要1.8萬年才能穿越一光年……但很多有趣的事情遠不止於此。所以，我們需要更快、更快的東西。

因為科學告訴我們，我們需要的速度是不可能的，所以引入了超光速驅動器。這個術語可以追溯到二十世紀中葉的科幻熱潮。如今，超光碟機是一種常見的詞語，是任何太空故事的必要條件，幾乎每個人都知道它的功能——它能讓人們迅猛的到達目的地。然而，我們很少思考它是如何做到的。實際上，超光碟機並不是將飛行器加速到令人難以置信的速度的設備，或者說，不完全是。相反，它們是進入「超空間」的必要設備，超空間是常規空間的一個子區域，在那個區域中可以加速到難以置信的速度——超過光速。

超空間概念可以追溯到十九世紀中葉，但現在它在科幻小說中僅僅是一個用處比較大的概念，因為它解決了在超光速旅行時遇到的大多數令人討厭的問題。問題是，你如何以難以置信的速度剎車，而不會嚴重偏離目的地呢？或者你如何在旅途中避開迎面而來的恆星、行星或小行星？在常規空間以FLT速(超光速)移動會非常危險。然而，在超空間這一「超級空間」領域中，你只需跳進或跳出它就可以瞬間減速，在超光速高速公路上，一切變得更加安全。

我們在現實世界中最接近超光碟機的設備是阿庫別瑞引擎（Alcubierre drive），物理學家米給爾·阿庫別瑞（Miguel Alcubierre）在1994年首次提出了這個裝置。

據說他恰恰是在看《星際迷航》的時候想到這個點子的。雖然阿庫別瑞引擎（Alcubierre Drive）尚未建成，但它理論上是一個可以通過在後方擴張並在前方收縮進而能夠「扭曲」飛船周圍時空的裝置。這樣，裝備阿庫別瑞引擎的飛行器就能夠在一個周圍全部是扭曲時空的」阿庫別瑞泡（Alcubierre Bubble）「中移動。儘管實際以較慢的速度移動，但它依然能夠給其乘客以正在以驚人的速度加速的錯覺。

這個概念有時候被比喻成波浪在一個衝浪者自己沒有在加速的情況下移動他。這種情況下，衝浪者就是飛船，而波浪則是時空。至關重要的是，相對而言，一艘裝備了阿庫別瑞引擎的飛船在它的」泡「中根本不會超過光速，因此這相當於一種在技術上不違背物理學法則而實現超光速運動的方式。

更妙的是，阿庫別瑞引擎背後的運算是完善的，越來越多的科學家和工程師都認同技術上來講造一個是有可能的。那麼，如果我們從上世紀90年代開始就知道如何建造這樣一個東西，我們為什麼還沒有建成呢？最終，這歸結為一個原因：能源。根據貝勒大學（Baylor University）物理學家Gerald Cleaver 的觀點，為了到達除太陽以外最近的一顆恆星（半人馬比鄰星（Proxima Centauri），大約4.24光年外），阿庫別瑞引擎需要的能量等於木星的總質能。並且，或許並不令人意外的是，我們現在還沒有任何手段來生成讓這樣的東西。

然而，這裡有一個建議的解決方案，那就是暗物質或者異常物質。舉一個流行文化的例子，為《飛出個未來》（「Futurama」）中的行星快遞（Planet Express）提供能量的正是暗物質，它通過本身保持靜止並且移動周圍的時空來發揮作用，而這正是阿庫別瑞的思路。然而，不幸的是，在現實世界中，我們還不知道暗物質是什麼，甚至不知道如何正確地探測到它，更別提如何將其用作燃料源了。

所以，就目前而言，阿庫別瑞引擎有點像發明了汽車但是卻沒有汽油來讓它工作。一個絕妙的設想，但是目前實踐起來是不可能的。因此，隨著奇異物質被排除在外，一種替代方案是調整計算並且修改設計以減少所需的燃料。當引擎的能量需求已經如此之高，將其降低到現實可行的數量看起來似乎是不可能的…但，或許也不一定。

2011年，物理學家羅哈德·懷特（Harold White）首次提出了改良版阿爾庫比埃驅動器（Alcubierre Drive）這一構想。構想中，該驅動器的能量需求將大大降低，它可能只需要與旅行者一號（Voyager 1）相當的質能—對比下木星的能量需求，這已經是極低了！

懷特正在NASA進行這項研究，研究中所使用的是一種叫做懷特-朱迪的彎曲場幹涉儀，雖研究至今尚且未能有所定論，但阿爾庫比埃驅動器這個構想卻在超空間驅動的試驗中處在前沿和中心地位。

儘管這樣，阿爾庫比埃驅動器也並不是NASA僅有的超空間驅動器項目。況且坎尼驅動器（Cannae Drive）似乎也並不需要依賴外來物質。坎尼驅動器（Cannae Drive）是一種可替代的推進系統，它基本上是通過將其所包含的微波轉化為輻射壓力的方式來產生推力，這就是所謂的空腔推進器（cavity thruster）。這項技術類似於電磁驅動器（EmDrive）即：使用內置的微波來產生能量。而且正是由於這個原因，才讓它獲得了「不可能的驅動器」這一被各大媒體所津津樂道的綽號。

然而這些系統在現實生活中似乎變得越來越「有可能」。儘管它們都打破了物理學中的「動量守恆」（momentum conservation）定律，但在無數的實驗中，它們都被證明是有效的。而這些實驗中也正包括2016年NASA所建立的那個小規模工作模型。

從理論上來看，使用任何類型空腔推進器的飛行器，都能比僅靠傳統發動機和燃料驅動的飛行器運行得更快的主要原因還是由於它非常輕。

雖然現在說這些還為時尚早，但仍可以推測：坎尼驅動器能在短短幾十年的時間裡，將人類遊客送到半人馬座的比鄰星，而旅行者探測器同樣到達這兒，卻需要數萬年的時間。

不過，還有另外一種觀點認為：我們根本不應該去關注超光速驅動器本身，相反而應該進一步回到阿爾庫比埃（Alcubierre）的方法中去。依據這個方法，超光速驅動設備會創建自己的超空間來進行工作，而我們只需要關注如何從總體上解鎖超空間，甚至是傳統動力汽車。

這也是在科幻小說中反覆出現的主題：愛因斯坦-羅森橋、蟲洞。

雖然蟲洞在理論構造上仍是未被創建或觀察的，但它通過在不同的點之間創建可替代的路徑來操縱時空這一特性，在數學上卻被認為是可信的。然而就當前的問題而言，蟲洞之間的「空間」可能被視為類似於「超空間」的概念，而作為一個子空間區域的我們，同樣可以在這個「空間」中進行移動。

更進一步的是，你可以在蟲洞以外的兩個特定點之間以超光速旅行，且不會局部超光速或者違背物理規律。我們離自己創造蟲洞還有多長的路要走？好吧……或許前路漫漫，但是我們一直在前行。

舉個例子，在2015年，巴塞隆納自治大學的一支團隊建造了一個可以在沒有磁場存在的情況下，在太空中形成一條路徑的裝置。它的磁性是幾乎不可查的，這也意味著我們所說的蟲洞，也就是這個「路徑」，不能被外界所偵測到。

確實，從現在的起點到建立真正能夠穿越時空，突破星系的太空隧道還有很長的路要走，但是，至少我們已經開啟了徵程。而且，在一個完全理論化且遙遠的未來世界，誰也說不準人類會不會突然發現我們擁有主宰蟲洞的能力，那時我們連超光速引擎也用不著了。又或者，「超光速引擎」會單純地變成我們給與一個能夠創造蟲洞供人類行走的機器的符號象徵。未來的事，誰也說不準。

我們現無法得知超光速技術能夠走多遠，不過多虧了假想中的曲率驅動引擎和幾乎要問世的Cannae引擎，以及我們不斷加深的對如何彎曲和塑造宇宙空間的理解。這一科幻小說的標誌或許有一天會成為探索遙遠星系的關鍵

空間是物體和時間擁有相對的位置和方向的三維範圍。在經典物理學中，物理空間通常被設想為處在三維線性維度裡。[1]儘管現代物理學家認為它是一個與時間有關的無邊無際的連續統一體的一部分。空間的概念被認為是理解物理宇宙的根本性重點。但不管怎樣，關於它是一個實體，一個實體之間的關係，還是僅限於理論框架的爭辯仍被哲學家進行著。

涉及自然，本質，空間存在模式的辯論從古至今一直是熱門。比如，在柏拉圖的《提麥烏斯》中；在蘇格拉底在他關於khôra（希臘語：空間）思考中；在亞里斯多德的《物理學》（卷四，Delta）中關於topos（即地點）的定義中；又或者在阿拉伯博學家阿爾哈贊《關於地點的論述》 (Qawl fi al-Makan)中，關於把「幾何概念的地點」看做「需要被擴展的空間」的觀點。