著名物理學家理查德·費曼(Richard Feynman)在談到新發現時曾說過一句可能是他有史以來最著名的俏皮話：“第一條原則是，你不能愚弄自己--你是最容易被愚弄的人。”
當你自己做科學，從事研究和探索的過程中，有很多方法可以成為你自己最大的敵人。
如果你提出了一個新的想法，你必須避免落入迷戀它的陷阱；如果你這樣做了，你可能會選擇只強調支援它的結果，而忽視反駁它的證據。
同樣，如果你是一名實驗者或觀察者，迷上了對資料的特定解釋或解釋，你必須與自己對你預期(或者更糟糕的是希望)你的工作結果所表明的東西的偏見作鬥爭。
正如我們熟悉的一句老話所說：“如果你唯一的工具是錘子，你往往會把每個問題都看成是釘子。”
這就是為什麼我們要求，作為科學過程的一部分，對每個結果進行獨立、有力的確認，以及我們的科學同行的審查，以確保我們都正確地進行了研究，正確地解釋了我們的結果。
最近，美國國家航空航天局(NASA)前工程師哈羅德·“桑尼”·懷特(Harold“Sonny”White)引起了巨大的轟動，他聲稱制造了一個現實生活中的曲速氣泡：這是創造真正的曲速驅動器的關鍵一步，就像“星際迷航”(Star Trek)中所說的那樣。懷特因之前關於違反物理的發動機的可疑言論而出名(或臭名昭著)。
但這種說法正確嗎？
我們來看看。
美國宇航局的這幅插圖展示了理論上穿過蟲洞的感覺，這是基於負能量感應環的設計。
從理論上講，蟲洞對於太空旅行來說是有問題的，因為它們往往會摧毀裡面的飛行器。
翹曲的物理學。
曲速驅動一開始只是一個投機性的想法。
而不是受到狹義相對論的限制--在狹義相對論中，大質量物體只能接近，但永遠不能達到或超過光速。
在狹義相對論中，我們認為空間與平面是無法區分的，而平面幾乎是宇宙中所有地方的絕佳近似值。
只有在密度極高、質量極大的物體附近，彎曲空間的效果才會變得非常重要。
但是，如果你能恰當地操縱宇宙中的物質和能量，就有可能使空間以錯綜複雜、違反直覺的方式彎曲。
就像你可以拿起一張平坦的紙並摺疊一樣，只要有足夠的物質和能量在正確的結構中，就應該有可能在任何兩個點之間“扭曲”空間結構。
根據推論，如果你適當地扭曲空間，你可能會縮短在任何兩個點之間穿行所需的空間量；你所需要的就是以正確的方式配置適當的能量。
在很長一段時間裡，縮短從一個點到另一個點的旅程的理論解決方案僅限於蟲洞、愛因斯坦-羅森橋和連線到另一端白洞的黑洞等概念。
然而，在所有這些情況下，都有一個迫在眉睫的問題：任何透過這些機構旅行的航天器都會被不可抗拒的引力猛烈撕裂。
這幅二維插圖顯示了由於阿爾庫比爾驅動器造成的時空扭曲。
透過在航天器前面正向彎曲，在航天器後面以等量的負彎曲，人們可以創造一個穩定的區域，在不撕裂飛船的情況下，很容易在彎曲的空間中向前推進。
但這一切在1994年發生了變化，當時物理學家米格爾·阿爾庫比爾(Miguel Alcubierre)發表了一篇論文，證明曲速驅動在物理上是可能的。
Alcubierre認識到，物質或能量的存在總是導致正的空間曲率，就像黑洞視界外嚴重彎曲的空間一樣。
然而，如果我們有某種負質量物質或負能量，而不是物質或能量，那麼負空間曲率也是可能的。
透過玩弄這兩種成分，而不是通常的一種，阿爾庫比埃爾偶然發現了一個真正聰明的想法。
透過操縱大量正負能量，阿爾庫比爾展示了在沒有蟲洞的情況下，宇宙飛船如何以任意大的速度在空間結構中穿行：不受光速的限制。
其工作原理是，這兩種能量--正能量和負能量--將以等量存在，壓縮航天器前面的空間，同時使航天器後面的空間變得等量稀薄。
與此同時，航天器本身將被包裹在一個“翹曲氣泡”中，空間與內部的平面難以區分。
這樣，當宇宙飛船和氣泡一起移動時，它們將穿過壓縮空間，縮短旅程。
TRAPPIST-1系統包含了目前已知的所有恆星系統中與陸地最相似的行星。
它至少有7顆地球大小的行星，根據我們目前的理解，其中3顆可能是潛在的宜居行星，對於距離我們僅40光年的潛在星際任務來說，這是一個引人注目的目標。
曲速推進器是如何工作的？
設想這一點的一種方法是想象我們想要前往Trappist-1系統：一個擁有一顆紅矮星的恆星系統，它的軌道上至少有七顆地球大小的行星。
雖然最裡面的行星可能太熱了，類似於水星，而最外面的行星可能像冥王星、海衛一或土衛二一樣被凍結了，但一些中間行星可能仍然“恰到好處”適合居住，甚至可能有人居住。
如果你的旅行速度足夠快，比如說，99.992%的光速，從你的角度來看，你可以在短短6個月內完成前往Trappist-1的旅程。
如果你轉過身，以完全相同的速度回家，你還需要6個月的時間才能返回地球。
航天器上的那些人只會經歷一年的時間流逝，但回到這裡，其他人都會經歷81年的流逝。
當你受到光速的限制時，這個問題是無法避免的：即使你可以任意接近光速旅行，透過時間膨脹來減緩你自己的衰老，透過長度收縮來縮短你的旅程，每個回家的人都會繼續以正常的速度衰老。
當每個人再次見面時，效果是戲劇性的。
然而，有了曲速驅動，這個問題幾乎完全消失了。
相對論的運作方式決定了你穿越空間和時間的過程是相關的：你在空間中移動得越快，你的時間就會過得越慢，而在空間中保持完全靜止會導致時間以最大可能的速度流逝。
透過扭曲空間本身，你實際上可以改變它，這樣以前在你面前40光年的旅程現在看起來就像只有0.5光年的旅程。
如果你現在以接近光速旅行這麼遠的距離，可能仍然需要大約6個月的時間才能到達Trappist-1。
當你停下來，轉過身，然後回來，空間在你前進的方向上再次扭曲，這又需要六個月的時間。
總而言之，你在旅途中會老一歲。
但這一次，地球上的一些人仍然會更老，但不會太大。
地球上的觀察者不會看到你以接近光速的速度穿越太空，而是會目睹你的航天器前面的空間不斷縮小，而你身後的空間不斷擴大。
你會在太空中移動，但空間本身的扭曲將是主要的效果。
在家裡的每個人都會老了大約1歲零8個月，但(幾乎)你認識和愛的每個人都會活著。
如果我們想要進行星際旅行，而不是與家裡的每個人永久告別，那麼曲速駕駛就是實現這一目標的途徑。
製造逼真的翹曲驅動的方法包括操縱航天器周圍區域的能量場和時空曲率。
透過壓縮你面前的空間，而犧牲你身後的空間，就有可能縮短起點和目的地之間的距離。
2017年，《星際迷航：星際迷航的科學》在書中，展示了星際迷航系列設想的近30種不同的技術進步。
對於每一種技術，哪些已經結出碩果，哪些正在路上，哪些還很遙遠，但在物理上是可能的，哪些需要一些新奇的東西，就科學而言，需要目前的推測才能成為可能。
儘管目前只有四種這樣的技術在我們目前對物理學的理解下是不可能的，曲速驅動就是其中之一，因為它需要某種型別的負質量，目前這純粹是猜測。
然而，今天人們認識到，我們需要的不一定是負質量；這就是阿爾庫比埃爾認識到，人們可以從正常質量或能量引起的空間中誘匯出所需的“相反型別”的曲率。
然而，還有另一種可能性，這源於1994年阿爾庫比埃爾第一次提出他的工作時還不存在的一種認識：太空中“能量”的預設數量不是零，而是某個正的、非零的、有限的值。
直到1998年，這種能量的影響才第一次被有力地看到，表現為宇宙的加速膨脹。
我們今天知道這就是暗能量，它是空間結構本身固有的一種能量形式。
顯示量子真空中虛擬粒子的量子場論計算的視覺化。
即使在空白空間中，這種真空能量也不是零，在彎曲空間的一個區域中看似“基態”的東西，從空間曲率不同的觀察者的角度來看也會不同。
只要量子場存在，真空能量(或宇宙學常數)也必然存在。
現在，記住這一點：空間結構本身的能量是有限的。
除此之外，早在20世紀40年代，在量子場論的早期，亨德里克·卡西米爾(Hendrik Casimir)做了一個著名的計算，具有顯著的意義。
通常情況下，支配宇宙的量子場，包括電磁場，在太空中無處不在；它們是宇宙的內在屬性，不能被移除。
但如果你設定了某些邊界條件--卡西米爾首先設想了兩個平行的導電板作為一個例子--那麼這個場的某些模式就會被排除在外；它們的波長不適合在兩個板之間。
其結果是，板塊外部空間固有的能量會比板塊內部的能量稍大，從而導致它們相互吸引。
這一效應直到被提出近50年後才得到實驗證實，當時史蒂夫·拉莫羅(Steve Lamoreaux)成功地做到了這一點，現在已經對許多系統和許多配置計算和測量了卡西米爾效應。
在適當的結構下，有可能以可控的方式使用卡西米爾效應來取代阿爾庫比爾最初關於具有某種負能量的奇異物質的想法。
然而，我們必須小心--如前所述，很容易欺騙自己。
卡西米爾效應並不等同於翹曲氣泡。
但原則上，它可以用來以創造空間所需的負面方式扭曲空間。
卡西米爾效應是指兩個平行的導電板，它將某些電磁模式排除在導電板的內部，而允許它們在導電板的外部。
因此，正如卡西米爾在20世紀40年代預測的那樣，這些板塊相互吸引，並在20世紀90年代由拉莫羅進行了實驗驗證。
那麼，這篇新的“翹曲泡沫”論文到底做了什麼呢？
值得慶幸的是，這篇文章發表在開放獲取(但通常是可疑的)歐洲物理雜誌C上，任何想要下載它的人都可以公開獲得。
使用各種形狀的微米級導體，包括柱子、平板、球體和其他空腔，研究小組能夠產生幾百微伏的電位(或電壓變化)，這與之前的實驗和理論預測完全一致。
這就是DARPA資助的專案的目的，也是圍繞這個想法的實驗研究完成的：在一個定製的卡西米爾腔中。
然而，研究卡西米爾洞穴的團隊在實驗中所做的與本文中進行的數值計算之間存在著巨大的差異。
沒錯：這不是一篇實驗論文，而是一篇理論論文，理論物理學家的數量少得令人懷疑(零人)。
這篇論文依靠動態真空模型--一個典型適用於單個原子的模型--來模擬這個空腔將產生的整個空間的能量密度。
然後，他們使用另一種技術，世界線數值，來評估真空是如何隨著定製的卡西米爾腔的變化而變化的。
左圖是計算出的特殊配置的卡西米爾腔的能量密度，右圖是阿爾庫比爾度規所要求的能量密度。
兩者之間的相似之處在性質上是有啟發意義的，但僅此而已。
然後它就變得陰暗起來。
“我的翹曲氣泡呢？”
他們沒有做過。
事實上，他們也沒有計算出一個。
他們所做的一切只是證明了這個空穴產生的三維能量密度與阿爾庫比爾驅動所需的能量密度場有一些定性的關聯。
它們在數量上不匹配；它們不是透過實驗產生的，而只是透過數值計算產生的；最重要的是，它們僅限於微觀尺度和極低的能量密度。
有很多猜測，所有這些都是未經證實的。
這並不是說這可能不是一個有趣的想法，有一天可能會實現。
但能說的最慷慨的一件事是：它還沒有完全烤好。
最令人擔憂的是，正如一位熟悉懷特博士過去關於違反物理的發動機的誇張說法的科學家所說的那樣，他在沒有足夠的證據支援的情況下提出了新的重大主張。
他將研究微小的低功率系統，並試圖在他的裝置能夠檢測到的範圍內進行正確的測量。
而且，就在最近，他欺騙了自己(和其他許多人)，讓自己相信存在一種新的效應，而實際上並不存在。
他的團隊沒有考慮到為他之前的儀器供電的電線產生的磁場和電場，這是他最終測量的唯一錯誤。
2016年，由時任美國國家航空航天局(NASA)的哈羅德·“桑尼”·懷特(Harold“Sonny”White)領導的一個團隊聲稱檢測到一臺無反作用力的發動機發出的脈衝推力。
這種虛假的積極訊號後來被歸因於饋送裝置的電線的電磁干擾；沒有一種無反應的動力經得起嚴格的審查，但這並沒有阻止懷特博士的團隊做出誇張的說法。
科學不是關於你希望什麼是真的；它不是關於你希望現實是什麼樣子；它不是關於你的直覺告訴你什麼；它不是關於當你忽略量化細節時你幾乎可以看到的模式。
從本質上講，科學是關於我們的現實中什麼是真實的，什麼是可以透過實驗或觀測來驗證的。
當你在既定的有效範圍內使用既定的理論時，它的預測是可靠的，而當你冒險超過這一範圍時，它的預測就是投機性的。
如果我們在實驗室裡創造了一個翹曲氣泡，會非常高興，但這並不是這裡發生的事情。
缺乏適當健康的懷疑主義是我們最終遭遇詐騙和江湖騙子的原因。
一旦你不再承擔嚴格測試和試圖推翻你自己的假設的責任，你就犯下了任何科學研究的大罪：參與動機推理，而不是讓自然引導你得出結論。
曲速推進仍然是一種有趣的可能性，值得繼續進行科學研究，但考慮到目前的情況，你應該對此保持極大的懷疑。
記住：你越是希望某事是真的，你就越需要對它持懷疑態度。
否則，你就已經違反了不要自欺欺人的第一條原則。
當你想要相信的時候，你已經是最容易被愚弄的人了。
冬哥普科編譯
