只需推動拉桿，飛船就能從一個星系飛去另一個星系，時間的花費(fèi)只在一眨眼。

相信經(jīng)常觀看科幻電影的同學(xué)都知道，飛船擁有如此強(qiáng)大的星際旅行能力，那么飛船中一定會有曲率引擎。

《星際迷航》作為現(xiàn)代科幻電影的代表，企業(yè)號在執(zhí)行任務(wù)時常常需要在多個星系之間來回穿梭。

每次飛船在進(jìn)行飛行的時候都會有曲率引擎啟動的特寫鏡頭，盡管這只是人類當(dāng)下對未來星際旅行的藝術(shù)表現(xiàn)手段，但在現(xiàn)實(shí)中，科學(xué)家也沒有放棄對曲率引擎的探索。

《星際迷航》的小說給現(xiàn)代科學(xué)家?guī)砹嗽S多啟發(fā)，并且在設(shè)計思路方面與電影中的表現(xiàn)也有很多相似之處。

例如兩者都是利用扭曲時空的方法將飛船放置在一個空間中。

被扭曲的時空則是飛船的空間，外部空間則一切正常。

穿越空間時的設(shè)想

飛船的運(yùn)行過程就如同在宇宙空間中的曲速泡一樣，前面的空間進(jìn)行收縮，后面的空間在這之后膨脹。事實(shí)上運(yùn)動的不是飛船本身，而是空間運(yùn)動。

因此它也就忽視了相對論中關(guān)于光速的限制，從而在這一層面上實(shí)現(xiàn)“超光速”。

NASA前工程師哈羅德·懷特帶領(lǐng)的團(tuán)隊在過去很長一段時間都在試圖尋找這種可能性，如今他們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了一個適合曲率引擎的條件。

這個發(fā)現(xiàn)來自他們在實(shí)驗室中制造的一個的曲率泡，或者說經(jīng)線氣泡，它就像一輛汽車沿著經(jīng)線行駛在高速公路中一般。

懷特團(tuán)隊實(shí)驗構(gòu)建中的曲率泡

最早的實(shí)驗想法來自阿爾庫維雷教授在1994年的一篇論文中指出，曲率泡允許一個人在任意短的時間內(nèi)穿越任意長的距離，并且這種運(yùn)動不會打破光速本身。

被扭曲的空間狀態(tài)

這是現(xiàn)實(shí)中科學(xué)家提出的曲率相關(guān)理論，并且大多數(shù)曲率引擎的討論都來自阿爾庫維雷的理論模型。

但如今這個理論模型陷入到了一種僵局中，盡管相關(guān)理論模型已經(jīng)迭代多次，但是曲率泡必須被負(fù)能量包裹，這種負(fù)能量可能來自反重力。

進(jìn)入曲率狀態(tài)，空間被扭曲

可惜的是，制造負(fù)能量幾乎不可能在實(shí)驗室的條件下誕生。

好消息是，想要制造負(fù)能量也不是不可能，解放方案可能來自“卡西米爾效應(yīng)”。

曲率引擎實(shí)驗

NASA前工程師懷特帶領(lǐng)的團(tuán)隊正是在這一系列相關(guān)理論模型中對曲率引擎做出了討論，在他們的實(shí)驗設(shè)計中，曲率泡可以被制作出來。

懷特團(tuán)隊的平行板腔設(shè)計

首先是研究動態(tài)真空模型對平行板腔中表現(xiàn)出來的卡西米爾能量分布結(jié)構(gòu)可能性的預(yù)測。

科學(xué)家分析了與之相關(guān)的幾何結(jié)構(gòu)，其中包括一個標(biāo)準(zhǔn)的平行板卡西米爾腔，該腔體中配備有沿腔平面排列的柱子。

懷特團(tuán)隊的動態(tài)真空模型預(yù)測中，平行板空腔中存在的負(fù)真空能量密度不是各向同性的，空腔中存在變化的能量密度場。

據(jù)推測，卡西米爾腔中的能量密度結(jié)構(gòu)與真空波動中的小極化場耦合，這會導(dǎo)致沿腔中平面起源并終止于接地的小型非零靜電場空心墻出現(xiàn)。

實(shí)驗的結(jié)果表現(xiàn)

如果這些空腔可以做得足夠小，并以足夠大的數(shù)量排列在一起增加儲存的能量，那么就可以在實(shí)驗室環(huán)境中檢測到這種預(yù)測的瞬態(tài)電壓信號的幅度以及持續(xù)時間。

但是關(guān)鍵在于，如果卡西米爾腔中的柱子存在會起到屏蔽自身的作用，這會導(dǎo)致它無法看到預(yù)測的負(fù)真空能量密度梯度。

為了研究這一問題，科學(xué)家們做了實(shí)驗分析。

板-板和板-球案例的驗證運(yùn)行圖

通過模型演示，空腔中的柱子存在確實(shí)會擾亂場，但它實(shí)際上有助于將柱中看到的有效負(fù)真空能量密度略微增加3~5倍。

分析結(jié)果進(jìn)一步表明，在沒有柱子的情況下，柱子不會以一種阻止它看到的空腔中的場強(qiáng)方式對自身進(jìn)行不利的自我屏蔽。

相反，這會帶來略微升高的狀態(tài)。

在進(jìn)一步的模型構(gòu)建中，懷特的團(tuán)隊引入了阿爾庫維雷度量，并且已經(jīng)確定和討論了關(guān)鍵元素。

科學(xué)家們對曲率泡概念的奇異物質(zhì)要求和定制卡西米爾腔的數(shù)值分析結(jié)果進(jìn)行了比較。

圓圈代表 位于腔中平面的球體

結(jié)果顯示，基于模型平面中帶有圓柱的平行板腔的自定義卡西米爾腔的結(jié)果，科學(xué)家假設(shè)了一個玩具模型。

該模型由一個直徑為1微米的球體組成，球體懸掛在一個直徑為4微米的圓柱體中。

如果可以制造具有這些類型的納米結(jié)構(gòu)芯片（一種懸浮在納米管中的納米球），那么就可以設(shè)計一個實(shí)驗并進(jìn)行測試。

通過測量電流通過球體中心的微小導(dǎo)體，并與電流通過沒有外管的鏡像系統(tǒng)運(yùn)行的時間進(jìn)行比對。

如果能夠觀察到傳輸時間的差異，那么便可以證實(shí)曲率泡在納米級空間產(chǎn)生。

與 阿爾庫維雷度量相關(guān)的運(yùn)動

無論這個氣泡看起來有多小，這將會是人類的一個偉大進(jìn)步。

（需要說明的是，整個實(shí)驗設(shè)計和發(fā)現(xiàn)都是理論階段，限于技術(shù)條件，目前人類還無法制造這種微小又精密的裝置）

而且更重要的是，實(shí)驗只要成功，便不再是理論上的模擬，而是人類真正可以在物理層面實(shí)現(xiàn)空間翹曲，將飛船帶往另一個星系。

未來的可能

為什么實(shí)驗進(jìn)展到這里會如此困難，除了懷特團(tuán)隊的理論外，我們前面也提到了卡西米爾效應(yīng)。

這是目前驗證曲率引擎可行性的關(guān)鍵，也是阿爾庫維雷關(guān)于曲率引擎討論的重點(diǎn)。

要理解卡西米爾效應(yīng)，首先必須了解關(guān)于空間真空的知識?，F(xiàn)代物理學(xué)中的真空定義不是完全空無一物，假設(shè)真空充滿了永遠(yuǎn)無法消除的波，例如電磁波。

能量在空間中運(yùn)動永遠(yuǎn)不會停止，所有波的運(yùn)動會有自己的波長，它們的存在意味著空間中包含一定的能量。

卡西米爾教授

這一概念由荷蘭物理學(xué)家卡西米爾的名字命名，相關(guān)概念最早出現(xiàn)在1948年關(guān)于電磁系統(tǒng)的研究中。

我們可以將其理解為宏觀材料界面的存在，例如導(dǎo)電金屬和電介質(zhì)。

這會改變二次量子化電磁場能量的真空期望值，由于該能量值取決于材料的形狀和位置，因此卡西米爾效應(yīng)為這些物體之間的一種力。

舉一個例子，在真空中面對面放置兩面鏡子，一些波會夾在它們中間并來回反彈，但另一些卻不會。

不過隨著兩面鏡子彼此靠近時，較長的波將不再適合兩面鏡子內(nèi)的空間。

結(jié)果便會導(dǎo)致板之間真空中的總能量將會比真空中其他地方的能量少一些。

卡西米爾效應(yīng)的展示

所以鏡子在此時會相互吸引，就像兩個被拉伸固定在一起的彈簧，隨著彈性勢能的能量減少，彈簧會彼此靠得更近。

但問題在于，現(xiàn)實(shí)生活中不會像卡西米爾想的那樣是完全光滑的平面鏡。

現(xiàn)實(shí)中的鏡子也不會完美地反射所有頻率的波，另外在極高的頻率下，鏡子反射效果會失效，由此變得透明。

很難有這樣理想的鏡面

這也是為什么懷特團(tuán)隊的實(shí)驗設(shè)計會如此艱難，但是一旦成功就是新的突破。

并且值得一提的是，曲率引擎所需的負(fù)能量極大，至少需要一顆行星質(zhì)量那么大，并且可以進(jìn)行壓縮的能量，這樣才能利用引力效應(yīng)，避免對負(fù)能量的需求。

所以就目前來講，曲率引擎仍然只能存在于電影中，但這并不意味著不存在可能性。

科學(xué)家的努力在今天也不全然只是空洞的理論，人類科技在今天其實(shí)是一種全面發(fā)展的狀態(tài)，各個學(xué)科都相互交織在一起。

新的發(fā)現(xiàn)總會給人帶來希望，而這種希望正是我們前行的動力

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