2008年8月,美國國防部曾與(yu) 幾十名研究人員簽約,委托他們(men) 探尋最先進的航空航天技術,其中包括人類前所未見的推進、發射和隱形技術。
2010年4月,研究團隊就推進技術方麵,遞交了一份長達34頁、名為(wei) 《曲速引擎、暗能量和利用額外維度》的報告。直到最近,這份神秘的報告才對外公開。
報告的結論是什麽(me) ?曲速引擎何時會(hui) 實現?人類可能進行超光速旅行嗎?
這份報告其實還比較樂(le) 觀,但理論物理學家卻告訴我們(men) :零可能。

一副1998年的插圖,展示了飛船利用負能量進行時空扭曲並超越光速。圖片來源:NASA
深孚眾(zhong) 望的曲速引擎
我們(men) 知道,人類若希望挺進更深遠的宇宙,必須要出現比化學能火箭更先進的推進係統。
曲速引擎(Warp drive)這一概念,是《星際迷航》係列中最常見且最吸引人的存在。它屬於(yu) 一種超光速推進係統,和跳躍引擎、星際傳(chuan) 送器等科幻作品中的設備作用相似,但理論不同。
曲速技術在設定上,並不允許在兩(liang) 點間進行瞬時旅行。而是設想通過在宇宙飛船周圍產(chan) 生一種正常時空的人工“泡泡”,使飛船能夠以快於(yu) 光速的幾個(ge) 數量級的速度航行,既保證了安全,又回避了時間膨脹的相對論性的問題。正因此,曲速引擎才被視為(wei) 人類理想的推進工具。
除了國防部,美國國家航空航天局(NASA)也一直在跟進這項技術。2015年5月,NASA在約翰遜航天中心設立的工作室展開了所謂的曲速引擎實驗,其在模擬太空環境的真空中對這種科幻級的動力係統進行測試。這一結果引起一片嘩然,因為(wei) 他們(men) 是通過一套被稱為(wei) EmDrive的動力裝置獲得的推力,並非靠扭曲時空行進的曲速引擎。更重要的是,這套方案問題實在不小——EmDrive是違背基本物理法則的,許多專(zhuan) 家都認為(wei) ,NASA的研究結果或為(wei) 實驗誤差所致。
一份理想化的報告?
日前公開的曲速引擎報告指出,從(cong) 未見過的更高維度以及神秘暗能量,可能並不像人們(men) 認為(wei) 的那樣遙不可及。
報告稱,控製更高維度空間,或許就是在技術上掌控暗能量密度的源頭所在,最終能夠在新型推進技術,尤其是曲速引擎的研發過程中扮演重要角色。借助曲速技術,前往太陽係行星隻需短短幾個(ge) 小時,而不是幾年;前往本地恒星係統也隻需要幾周時間,而不是數十萬(wan) 年。
報告列舉(ju) 了一些行之有效的物理學思想,除了暗能量外,還有廣義(yi) 相對論、描述量子“真空能量”存在的卡西米爾效應、認為(wei) 存在7個(ge) 額外維度的M理論,並表示,我們(men) 可以利用這些“工具”研製曲速引擎,進而繞過愛因斯坦提出的一個(ge) 基本法則——真空內(nei) 任何物體(ti) 的速度都不可能超越光速。
其方式就是利用大量暗能量,將額外維度膨脹成一個(ge) “泡泡”。這個(ge) 泡要大到能容納一艘體(ti) 積100立方米的飛船,飛船前方的時空收縮,後麵的時空膨脹,推動“泡泡”和飛船,使其像在一條時空通道中穿行一樣。
這樣確實無需在技術層麵超光速。但報告承認,他們(men) 的結論還隻是推測,完全理解暗能量的本質可能還需很多年的努力。但在大型強子對撞機取得突破以及M理論發展的前提下,人們(men) 或將在了解暗能量方麵出現飛躍,從(cong) 而實現技術革命。
潑冷水的理論學家
下一代太空驅動技術的討論總能令所有人激動。但加州理工學院理論物理學家肖恩·卡羅爾對這份報告進行了詳細研究,他的結論是:“這份報告將理論物理學的細枝末節加以裝扮,讓它們(men) 似乎有潛力應用於(yu) 現實世界,但事實並非如此。”
卡羅爾指出,曲速引擎並非異想天開的“平地飛升”,而是真實存在的物理學。另外,額外維度理論、卡西米爾效應和暗能量,所有這些都真實存在。但遺憾的是,在我們(men) 有生之年甚至未來1000年,利用這些理論研發超光速飛行技術,可能性為(wei) 零。
他指出這份報告太過理想化,短期內(nei) 無法成為(wei) 現實。在曲速場內(nei) ,飛船需利用負能量收縮前方的空間,並讓後麵空間膨脹,以實現超光速。但目前沒有人知道作為(wei) 動力的負能量究竟是什麽(me) ,更別提如何利用。半人馬座阿爾法星雖是距離太陽係最近的恒星係統,距4.367光年,但利用一艘100立方米的飛船幾年內(nei) 就抵達該星,所需的負能量也是一個(ge) 天文數字。
即使能夠產(chan) 生負能量,又該如何捕獲、存儲(chu) 以及用100%的效率加以利用?卡羅爾認為(wei) ,現在談實現曲速引擎實在是瘋狂,這完全不是“我們(men) 需要更先進的晶體(ti) 管”這種程度的信心,而是基本不具有可行性的討論。
“理論上我並不能排除它的可能性,但我認為(wei) 它是不可能的。”卡羅爾稱,隨著人們(men) 對物理學的認知更進一步,人們(men) 隻會(hui) 更加明確這個(ge) 答案:“不,我們(men) 無法做到。”

