《三体》与《星际迷航》中的“曲速引擎”到底是科幻还是科学？
探索未知的深空领域，比如说到达一个遥远的类地行星，去寻找一片未被开发的新大陆，或者更多的生命与文明，一直是人类最渴求能够实现的梦想之一。
可是受限于科技瓶颈和我们自身生命周期的限制，人类目前依然只能在太阳系内，大家似乎只能将这些伟大的梦想实现在那些充满了脑洞和浪漫主义情怀的科幻作品中，在三体中就有一种叫做曲速驱动引擎的星际飞船，而在星际迷航里，这个可以实现在遥远星系间自由穿梭的企业号，使用的也是同样原理，叫做曲速引擎的驱动系统。
而今天我们就要来聊聊，这个曲速引擎究竟只是停留在科幻层面的产物，还是说真的能够成为我们实现探索未知领域大梦想的一把利器？
首先，想要探索其他的恒星系所要花费的时间对我们来说都是首要考虑的问题，因为任何关于宰人星系旅行的总时长都不能超过人类的自然生命周期，否则它就是一个注定没有人会报名的可笑计划。
可是看看我们浩瀚的宇宙，单单从我们所在的银河系来看，它的直径就已经达到了 10 万光年之距，而在所有我们可见的宇宙范围之内，它甚至连一粒沙都算不上，因为我们可见的宇宙范围之内，最多可能有多达 5000 亿个大小不等的星星。
所以想要在如此浩瀚的宇宙中，哪怕只移动那么一点点的距离都是非常困难，因为即使是银河系中那些 P0 的恒星系之间，它们的距离都是遥远的，无法想象。那么在距离如此之大，时间又如此有限的情况下，我们只能考虑用更快的速度来实现我们的目标。
那么放远整个宇宙速度最快的就只有光速，我们都知道在真空环境下，它可以接近每秒 30 万公里的速度，在雨着中行进，这个速度看起来是非常不错，如果我们真的可以以光速行进的话，那么到达距离我们 4 光年，也就是离我们最近的恒星系半人马座的阿尔法星看起来只需要大概 5 年的时间。
可是至今为止，不要说设计出一款能够达到光速的飞行机，就连在大型量子对撞机中使一个小小的粒子加速，这光速都是不可能达成的，最多也只能达到光速的 99. 999%。原因其实也很简单，看看这个智能方程，也就是能量等于质量乘以光速的平方，它决定了任何物质只要速度越快，那就代表着其质量也会相应的增加，那么当物质达到光速时，其质量也就是无限大了。
所以想要让某个物质达到光速，显然在相对论的框架下是根本不可能实现。
那么根据爱因斯坦的相对论，连一个极其微小的粒子都没有办法加速至光速，就更别提让一个巨大的飞行器达到光速的可能性。
而且即便未来某些未知的高科技可以将飞行器加速到无限接近于光速，他们还是会面临一个很大的问题，因为要让一个质量接近于无限的物体持续保持其移动的速度，它需要的能量总量也会无限接近于整个宇宙的总和，而且这其中还会有非常多无法解决的悖论与问题。
所以如果想要完成探索位置领域的目标，显然我们需要更换跑道。但似乎不管从哪个角度考虑，想要突破光速的限制，都会毫无悬念的对艾娜叶的相对论有所统计。
可是有一个叫做米格尔阿库别瑞的理论物理学家却找出了突破光速限制的方法。首先，我们先要了解一个叫做时空的概念，在二大爷的相对论里，时间和空间不是不同的维度，反而它们是紧密相连的。
爱因斯坦描述的时空是这个样子，宇宙中所有的星体都停留在它的表面，而且根据这些星体自身质量产生的重力还会对时空产生作用，导致时空弯曲，而且时空不但能弯曲，原则上它甚至可以被折叠或者压缩。
那么假如说我们不可以通过自身的移动实现突破光速的限制，可不可以通过折叠或者压缩时空的方式缩短我们与目标之间的距离？
根据理论，这个想法看起来似乎完全没有问题，这就是在当时还只是个学生的科幻迷阿库别瑞在看完星际争霸后想到的解决方案。
他不但在不违反相对论的情况下使用相对论解光速的限制，而且还以相对论为基础，提出了阿克别瑞引擎，也就是我们口中取速引擎的数学表达式也正是通过这个想法成功在科学期刊的发表，预示着阿库别人把曲速引擎这个科幻概念，正式带入了理论科学的范畴，同样也为他自己敲开了通往理论物理学家的大门。
那么这个理论究竟是如何发挥它的作用？
它的原理其实并不像虫洞那样在空间中打了一个洞，而是飞行器使用某种特殊的能量形成可以使时空扭曲的泡泡，在泡泡的前端扭曲压缩空间。
当然，你也可以理解成将空间进行折叠，然后在泡泡的后端将扭曲压缩的空间释放出来，从而得到了持续向前的推理，而这一切几乎就发生在一瞬间，所以它要比光速快很多倍。
这里有一张图表显示了不同的取速层级可以达到的不同速度层级。
你可以看到，当取速达到 9. 999 级的时候，穿越直径 10 万光年的银河系也只需要 6 年的时间。
所以简单来说，这个曲速引擎可以使飞行器前方的空间缩短，同时把飞行器后端的空间扩大。
为了能够直观的理解，我们来举一个简单的例子，我们假设一个客厅里铺着地毯，地毯的一头是你，另一头有张桌子，你就必须在地毯上走一段距离。
但是你也可以换一种做法，把地毯一点点地卷起来，然后把桌子拽到你的面前，这样的话，你基本上没有挪动地方，但是桌子已经在你的面前，也就是说卷地毯的过程就是缩短你与桌子之间空间的过程。
当然这样的举例也有很大的缺陷，因为它只解释了飞行器前端时空被扭曲压缩的过程，却没有解释后端空间被扩张的过程。
我们简单了解了曲速引擎的工作原理，但是问题来了，刚才我们说到的可以产生了时空扭矩泡泡的某种特殊能量到哪里去找？
这种特殊能量又是个什么东西？
首先我们要知道的是，如果想要达到让曲速引擎正常工作的话，就必须提供等同于一整个木星质量的能量。在阿库比尔的设想中，这个可以让时空扭曲的泡泡其实就是一个能量场。如果把相对论方程应用在这个取数引擎上，你就会发现一种叫做负物质，或者说负能量的东西才是让取速引擎变为现实的核心能源。
取速引擎必须要有足够多的负能量和正能量共同作用，才能够制造出可以弯曲压缩时空的能量程。其中正能量是用来压缩飞行器前端的时空，负能量则用来延伸飞船深厚的视频。
要建造这样的飞行器，需要一个球体作为宇航员的座舱，然后在这个球体壁上沿着球体的赤道线安装一圈负能量发声器。
启动引擎后，会依照能量场产生的曲率层级来等比收缩和扩张飞行器前后端的时空。而在能量场，也就是泡泡中的宇航员，它实际上并没有移动，但是当它从球体中出来的时候，其实已经到达了目的。
那么这个对取力引擎如此重要的核心能源，也就是复物者，或者说负能量究竟是个啥东西？
这个是维基百科的搜索结果，文献我就不写了，有兴趣的同学可以自己去搜索一下。
简单说，它是理论物理学的一个概念，它的质量正负值正好与正常的物质相反，也就是你去称正常的 1 公斤正物者，你把它放在秤上就好。
但是假如你想要称 1 公斤的- 5 者，那那你就必须得把秤翻过来，然后放在复物质的上面才行，而这个时候复物质施加给这个秤的力就可以转化为所谓的负能量。不过这个例子并没有考虑秤本身的重量，只是帮助大家理解这个概念。
另外重点说一下，这个负物质与反物质，它是完全不同的概念，负物质拥有的是负质量和负能量，而反物质具有的是政治量和正能量。
反物质和普通物质一样，会被重力场所吸引，但负物质不会受到重力场吸引，反而会相斥。
回到我们的主题，刚才我们也说了这个负物质或者说负能量，它只是理论物理学中的一个概念。那么这个东西到底存不存在？
首先，负责仍然在探索阶段，并没有被发现，但是负能量是的确存在。比如在卡西米尔效应的实验中，将两块无电荷的金属板平平行放置并彼此靠近，理论上就可以得到负能量。因为板外侧的虚粒子施加的压力比板内侧的虚粒子更大一些，所以这两块板就会产生一个互相吸引的人，而这个力理论上就是负能量，不过这种效应只会在微观尺度下产生，而且它也已经在实验中也证实确实存在。
如果你不能理解这种现象的话，我们把它带入到宏观世界中。
简单说就是你把两个东西平放在一起，它俩虽然离得非常近，但是中间还有一点点的小距离，然后在不考虑任何外部环境因素干扰的情况下，他俩应该是一直保持这样的一个状态。但是诡异的是最后他俩就慢慢的合在了一起，那你就要考虑了，是什么力促使他俩最终合在一起了。
没错，就是负能量，但问题是这样能得到的负能量实在是太少了，还不足以作为飞船的驱动力。
因此想要让这个取速引擎成为现实的，如何得到或者产生出足够多的负能量才是最关键的问题所在，否则这个曲速引擎就永远只能停留在理论和科幻之中。
不过我们其实也不用太过沮丧，这显然不是探索深空伟大梦想的唯一途径。
接下来的几期，我会持续为大家介绍更多关于超高速飞行器动力解决方案。
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