假如以大於光速的速度去航行，將會是什麼感覺呢？

看完文章請別忘記您能動動勤勞的小手給我點個贊，並在評論區留下您的足跡喲！只有這樣這篇文章才能被更多的讀者看見喲，感謝您了！

曲速驅動

大多數太空冒險故事的一個基本先決條件是能夠比我們今天更快地從 A 到達 B。拋開蟲洞不談，用傳統的宇宙飛船實現這一目標還有很多障礙。需要大量的燃料，加速的粉碎效果，以及宇宙有嚴格的速度限制（光速）這一事實。

幸運的是，宇宙速度限制有一個漏洞：它只規定了我們可以穿越太空的最大速度。正如愛因斯坦所解釋的那樣，空間本身是可以扭曲的，因此也許我們可以以顛覆速度限制的方式操縱宇宙飛船周圍的空間。飛船仍然會以低於光速的速度穿過周圍的空間，但空間本身的移動速度會比光速更快。這就是《星際迷航》的作者在 1960 年代提出“曲速引擎”概念時的想法。這一概念在當時對他們來說，只是一個聽起來似是而非的詞語，並不是真正的物理學。

據太空網站報道，直到 1994 年，理論家米格爾·阿爾庫比爾才找到了愛因斯坦方程的解，該解產生了真正的曲速驅動效應，將宇宙飛船前面的空間壓縮，然後將其擴充套件到宇宙飛船的後面。

壓縮和擴充套件空間

物理學家目前對時空的理解來愛因斯坦的廣義相對論。廣義相對論指出，空間和時間是融合的，沒有什麼可以比光速傳播得更快。廣義相對論還描述了質量和能量是如何扭曲時空的——像恆星和黑洞這樣的大物體在它們周圍彎曲時空。這種曲率就是你感覺到的重力，也是為什麼許多航天英雄擔心“陷入”或“掉入”重力井的原因。早期科幻小說作家認為這種扭曲就是一種繞過速度限制的方式。

那麼一艘宇宙飛船是否可以壓縮它前面的空間，同時擴充套件它後面的時空呢？《星際迷航》採納了這個想法，並將其命名為曲速引擎。

1994年，墨西哥理論物理學家米格爾·阿爾庫比爾表明，在廣義相對論定律範圍內，在宇宙飛船前面壓縮時空並在後面擴充套件時空在數學上是可能的。那麼，這意味著什麼？想象兩點之間的距離是100米，如果你站在A點並且每秒移動1米的速度則需要100秒才能到達B點。但是，假設你可以以某種方式壓縮您和B點之間的空間，使間隔現在僅為10米。然後，你仍然以每秒1米的速度行進，你將在大約10秒鐘內到達B點。從理論上講，這種方法與相對論並不矛盾，因為你在周圍空間中的運動速度不會超過光速。阿爾庫比爾表明，“星際迷航”中的曲速驅動實際上在理論上是可能的。不幸的是，阿爾庫比爾壓縮時空的方法有一個問題：它需要負能量或負質量。

這個二維表示了中心的平坦、未扭曲的時空氣泡，其中一個扭曲驅動器將被右側壓縮時空和左側擴充套件時空包圍。

負能量問題

阿爾庫比爾的曲速引擎的工作原理是在宇宙飛船周圍製造一個平坦的時空氣泡，並在該氣泡周圍彎曲時空以減少距離。曲速引擎需要負質量（一種理論上的物質型別）或負能量密度環才能工作。物理學家從未觀察到負質量，因此負能量是一個很大的難題。

為了產生負能量，曲速引擎會使用大量的質量來造成粒子和反粒子之間的不平衡。例如，如果一個電子和一個反電子出現在曲速驅動器附近，其中一個粒子會被質量捕獲，這會導致不平衡。這種不平衡導致負能量密度。但是要讓曲速引擎產生足夠的負能量，你需要大量的物質。據估計，一個帶有100米氣泡的曲速引擎將需要整個可見宇宙的質量，這顯然是不可能做能的。

1999年，物理學家 Chris Van Den Broeck 表明，擴大氣泡內部的體積但保持表面積不變會顯著降低能量需求至大約太陽的質量。雖然這是一項重大改進，但仍遠遠超出實際的可操作範圍。

這個二維表示了正質量如何彎曲時空（藍色地球）和負質量如何在相反方向（紅色地球）彎曲時空。

科幻成為現實

最近有一篇倫茨的論文報道，提出了一個不需要負能量的解決方案，這提供了似乎使曲速驅動更接近現實的解決方案。倫茨使用不同的幾何方法來求解廣義相對論的方程，透過這樣做，他發現曲速引擎不需要使用負能量而且此解決方案還將允許氣泡以超過光速的速度行進。

不過必須指出的是，這些令人興奮的發展是數學模型，雖然還沒有得到實際的實驗證明，但是曲速引擎的科學正在進入人們的視野。

雖然曲速驅動的方案與穿越蟲洞一樣都是人為設計的，但科學家們執著地相信這些看似的不可能都會有奇蹟發生，所以它們正在嘗試改進這些方案，希望有一天它可能變為現實。Everything is possible！

看完文章請別忘記您能動動勤勞的小手給我點個贊，並在評論區留下您的足跡喲！只有這樣這篇文章才能被更多的讀者看見喲，感謝您了！