曲速引擎

曲速(Warp)与曲速引擎(Warp drive)有二重涵义,皆关于超光速航行。原先出现在科幻领域中的星际奇旅(Star Trek)之中,后来也涉及到理论物理的一种时空模型。 在科幻影片星际迷航(Star Trek)的虚拟宇宙中,曲速引擎是一种超光速(faster-than- light, FTL)的推进装置。超空间引擎(Hyperdrive)与跳跃引擎(jump drive)是科幻中超光速航行会运用到的其他办法。

曲速(Warp)与曲速引擎(Warp drive)有二重涵义,皆关于超光速航行。原先出现在科幻领域中的星际奇旅(Star Trek)之中,后来也涉及到理论物理的一种时空模型。 在科幻影片星际迷航(Star Trek)的虚拟宇宙中,曲速引擎是一种超光速(faster-than- light, FTL)的推进装置。超空间引擎(Hyperdrive)与跳跃引擎(jump drive)是科幻中超光速航行会运用到的其他办法。


由来

德国一位不怎么知名的物理学家海姆早在20世纪50年代就开始探索“超时空动力”的概念,他提出:“曲速航行”就是利用时空扭曲和时空跳跃实现超光速飞行。他认为强力磁场就可以制造引力场,以高速推动宇宙飞船。如果磁场足够强大,宇宙飞船就可以进入一个比我们所在的时空更高的二度次空间,以超光速航行。当磁场一消失,宇宙飞船就会重返现在的时空。
 
海姆用“二度次空间”学说补充爱因斯坦四维时空说,因此,宇宙就变成了六维时空。在海姆看来,万有引力和电磁力可以互相转化,因此旋转磁场将削弱地球引力,从而使得飞船能够离开地面。
 
1957年当海姆公开发表自己的理论时,也曾轰动一时。但当时很多物理学家都表示难以接受,因为他们认为在当时的物质技术条件下,很难制造出那么巨大的磁场。直到2001年海姆辞世,他的理论也随之消声灭迹。
 
奇怪的是半个多世纪过去了,到2005年德国萨尔茨吉特应用科学大学的物理学家豪泽与同事德勒舍尔共同撰写了一篇,以海姆理论为基础的实验论文,探究“超时空发动机”制作的可行性。意想不到的是:突然被美国航空航天学会授予2005年度“核能和未来航空”项目大奖。与此同时美国空军对能够超越光速的“超时空发动机”表现出了极大兴趣,并派代表与豪泽见了面。见面时豪泽强调计划还处于相当初步阶段,若证明理论可行,5年后便可建造测试模型飞船。
 
因此,美国航空航天学会颁发的这个论文大奖在全球物理学界引起了不小的震动,这一举动等于认可了海姆理论的部分学说。接着美国能源部圣迪亚国家实验室的太空动力研究员罗格·雷纳德公开宣布:他们目前拥有一部X光发生器——Z机器——可以提供实验所需要的磁场。他说:“即使实验证明结论是错误的,在我看来,这也是个成功的实验。”
 


“曲速航行”飞行原理及计算
 
众所周知,爱因斯坦提到所谓的“四维空间”模型。我们所身处的三维宇宙空间也会向第四维(时间轴)弯曲,就好像二维空间的平面向三维空间弯曲,而形成一个球面一样。现在如果把我们所身处的宇宙想象成这样的一颗球,只不过是向时间轴弯曲,而不是向Z轴弯曲(如图1所示)。那么,我们所处的三维空间就是球体的最表面了。而从表面往球中心点算进去,这就是所谓的“二度次空间”(即子空间)。
 
如图,假设从a点到b点距离为1800万公里,飞船的飞行速度为10万公里/秒,那么所用时间就为1800/10=180(秒)。
 
假设从A点到B点距离为9000万公里,那么飞船从A点到B点的速度就是9000/180=50(万公里/秒)。
 
也就是说,“曲速航行”的真实过程是这样的:
 
(1). 飞船在A点起飞并开始加速;

 
(2). 飞船利用强磁场所产生的力场,向子空间跳跃,来到a点;
 
(3). 飞船在子空间飞行,从a点飞抵b点;
 
(4). 飞船取消强磁场,跳跃回正常空间,来到B点。
 
从结果可以看出,虽然飞船一直以未超越光速的10万公里/秒飞行,但它从A点飞到B点的速度却为50万公里/秒,已经超越了光速。
 
这就是利用时空扭曲和时空跳跃达成的超光速飞行。而进行时空跳跃则需要巨大的力场,目前的观点认为强磁场将提供这个力场。
 
据香港“东网”近日报道,美国太空总署(NASA)机械工程师、物理学家怀特(Harold White)正在研究开发可作星际旅行的宇宙飞船“IXS企业号”。他近日和3D艺术家拉德梅克合作,制作出宇宙飞船的概念图,一旦飞船面世,只需两周便可到达距离太阳4光年远的地方。

 


研发进展

2014年6月,美国太空总署(NASA)机械工程师、物理学家怀特(Harold White)正在研究开发可作星际旅行的宇宙飞船“IXS企业号”。他近日和3D艺术家拉德梅克合作,制作出宇宙飞船的概念图,一旦飞船面世,只需两周便可到达距离太阳4光年远的地方。
 
根据阿库别瑞引擎(亦称曲速引擎)理论,物体能作出超越光速的移动,同时不违反著名物理学家爱因斯坦相对论。理论上,宇宙飞船装上曲速引擎后,能创造出一种曲速气泡,令空间扭曲,从而作出跨星际旅行。由于移动由曲速气泡带动,身处其中的宇宙飞船实际上并无作出超越光速的移动,故不违反相对论。
 
概念图中,宇宙飞船位处两个巨型环之中,该两个巨型环则是负责制做出曲速气泡。一旦曲速宇宙飞船真正面世,只须两周便能到达距离太阳最近的恒星系南门二。南门二距离太阳约4.37光年远。
 
计划先在地球进行实验,以证实阿库别瑞引擎理论。一旦理论被证实后,即着手制造曲速引擎,再试行往月球及火星,最终达至星际旅行的目标。