什么是曲率引擎？

什么是曲率引擎？

在科幻小说中经常使用的曲率引擎是一种推进系统，它可以使航天器以超光速飞行。

曲率引擎最著名的用法是在标志性的科幻电视剧《星际迷航》中。在《星际旅行虚构世界，它们被用作情节工具，允许人物探索星系.

装备了这些“太空发动机”的飞船可以载人在银河系周围航行，在星际之间运送货物，甚至可以用作战争的毁灭性工具。对这个主题的兴趣引起了一位读者的疑问: “什么是曲率引擎，它们是如何工作的?”？

《星际迷航》中的曲率引擎能从科幻小说变成科学事实吗？

What Are Warp Drives?

什么是曲率引擎？

大多数版本的曲率引擎利用广义相对论的漏洞来规避宇宙的终极速度极限---- 光速。

当你(或者任何有质量的物体)加速到光速时，需要越来越多的能量来加速。由于能量需求呈指数增长，仅仅将一个电子加速到光速所需要的能量/物质就比整个宇宙中存在的还要多。这就是为什么它被称为终极限速。

一个曲率引擎绕过了这个问题，它根本不加速，而是操纵着飞船周围的时空区域。你不能把任何物体的质量加速到光速，但是时空本身没有质量，也不受广义相对论时间下这个极限速度的限制。事实上，我们相信时空已经被“扭曲”得比光还要快——在宇宙大爆炸后不久发生的“宇宙膨胀”期间。

How Does A Warp Drive Work?

曲率引擎是如何工作的？

曲率引擎的运作方式相对来说比较容易形象化。它只是简单地压缩飞船前面的时空，然后扩展飞船后面的时空——就像冲浪者乘着海浪一样。

这种压缩和膨胀产生了一种船可以乘坐的时空波。由于飞船根本没有移动，而是在这种“时空波”上冲浪(现在它的移动速度远远超过光速) ，广义相对论没有受到影响，时间膨胀也不存在。

Problems With Warp Drives

曲率引擎的问题

它如何操纵时空来产生波是主要问题出现的地方。第一个版本的曲率引擎(Alcubierre 的曲率引擎)需要理论上的奇异物质和“负能量”，这些物质和能量可能存在，也可能不存在，并且需要航天器来利用与木星大小相当的物质/能量。

Current Status Of Warp Drives

曲率引擎的现状

随着理论物理和弦理论的最新进展，研究人员(Gerald Cleaver 博士和 Richard Obousy 博士)已经计算出了曲率引擎在 m 理论下是如何工作的——这带来了一些好消息。虽然远远超出了我们的技术水平，超光速曲率引擎变得更加可信，因为要求变得更加易于管理的重点是量子场理论的物理学，而不是广义相对论。

他们计算出，根据弦理论，曲率引擎不再需要奇异物质，所需能量大约为100公斤反物质(1019J) ，以扭曲航天飞机大小的飞船周围的空间。他们的扭曲引擎通过收缩和扩展弦理论中理论上存在的微小、卷曲的亚原子空间维度来操纵时空。他们的版本创造了与上面描述的完全相同的时空波。