在《三體》《星際迷航》科幻作品中，主人公可以依靠曲速泡、曲速引擎等超光速推進(jìn)裝置實(shí)現(xiàn)星際旅行，而在現(xiàn)實(shí)生活中，離我們最近的恒星是比鄰星，它距離地球約40萬(wàn)億公里，即使乘坐人類史上最快的航天器，到達(dá)比鄰星也需要1.8萬(wàn)年時(shí)間。

國(guó)際知名期刊《歐洲物理雜志C輯》日前報(bào)道稱，美國(guó)物理學(xué)家哈羅德·懷特率領(lǐng)團(tuán)隊(duì)在真實(shí)世界中發(fā)現(xiàn)了一個(gè)曲速泡。有人認(rèn)為，這一發(fā)現(xiàn)為想要制造一個(gè)曲速旅行航天器的人打開(kāi)一扇門。曲速泡能助我們實(shí)現(xiàn)星際旅行夢(mèng)想嗎？人類探索太空的速度瓶頸如何打破？南京航空航天大學(xué)理學(xué)院教授李晉斌應(yīng)邀進(jìn)行了科普。

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曲速泡是什么？在時(shí)空波谷上運(yùn)行

一艘宇宙飛船在太空中超光速行駛，它的前方空間被不停壓縮，而后方空間看上去在不斷伸展，就像在后面吹出一個(gè)氣泡球?qū)w船往前擠，“裹挾”著飛船向前運(yùn)動(dòng)。

李晉斌告訴記者，這個(gè)科幻小說(shuō)的典型場(chǎng)景并非沒(méi)有物理依據(jù)。埃爾庫(kù)比（Alcubierre）基于愛(ài)因斯坦的廣義相對(duì)論提出了曲速驅(qū)動(dòng)的概念，通過(guò)時(shí)空的塌陷，實(shí)現(xiàn)“翹曲飛行”——在飛船里的航天員會(huì)認(rèn)為自己靜止不動(dòng)，而周圍的一切卻以一種速度勻速向后運(yùn)動(dòng)，因此，在離飛船非常遠(yuǎn)的人看來(lái)，飛船的速度可以超過(guò)光速，甚至是光速的若干倍。

懷特團(tuán)隊(duì)做了一些數(shù)值模擬，預(yù)言在某種特定的微結(jié)構(gòu)下可以給出負(fù)的能量密度分布，這有些類似于維持曲速泡所需要的負(fù)能量。但是其能否跟曲速泡或曲速引擎聯(lián)系起來(lái)，還有待研究。

曲速飛行有理論可能性嗎？

如果你騎著光去旅行，會(huì)看到什么？“同時(shí)看到一個(gè)人的后腦勺和臉，正如馬格里特作品《The glass house》展示的那樣。”李晉斌表示，要實(shí)現(xiàn)曲速飛行，首先需要存在時(shí)空折疊，如果時(shí)空可以像一張紙那樣折疊起來(lái)，那么我們想從紙張一條邊走到與它相對(duì)的邊就不需要走過(guò)整張的紙面，而是從紙張這邊的邊緣一步跨越到紙張的另一邊。

“曲速推進(jìn)系統(tǒng)依賴時(shí)空的膨脹和收縮，這一點(diǎn)并不違背已有的科學(xué)理論。”李晉斌說(shuō)，廣義相對(duì)論認(rèn)為，當(dāng)物體具有質(zhì)量時(shí)，引起其周圍的“時(shí)空”彎曲，并且引力的強(qiáng)度根據(jù)時(shí)空的變形程度來(lái)確定。“這種力的幾何化圖片，我們?cè)诤芏嗫茖W(xué)場(chǎng)館都會(huì)看到。包括很多藝術(shù)作品中，畢加索的《阿維農(nóng)少女》就在畫(huà)面中增加了時(shí)間的維度，展現(xiàn)了四維時(shí)空。”

2016年，激光干涉引力波天文臺(tái)（LIGO）發(fā)現(xiàn)了兩個(gè)黑洞融合產(chǎn)生的引力波，并且引力波以一種可測(cè)方式在宇宙中傳播，這也同時(shí)證明自然界存在打造曲速引擎的基礎(chǔ)：時(shí)空的膨脹和收縮。

我們距離曲速飛行還有多遠(yuǎn)？

實(shí)現(xiàn)曲速飛行的難度在哪？“首先要制造時(shí)空扭曲。”李晉斌說(shuō)，阿庫(kù)別瑞1994年提出的使時(shí)空扭曲的具體設(shè)想，可達(dá)到能以任意“速度”飛行的效果，但是這一時(shí)空結(jié)構(gòu)（指曲速泡）需要具有負(fù)能量的奇異物質(zhì)來(lái)維持。我們熟知的正能量推進(jìn)飛行器，其移動(dòng)速度永遠(yuǎn)慢于光速。為了超越光速，負(fù)能量不可替代，科學(xué)家們?cè)谧匀唤缰袑ふ邑?fù)物質(zhì)的努力迄今為止尚無(wú)結(jié)果，其也尚未被證明存在，這和蟲(chóng)洞遇到的情況一樣。

雖然曲速引擎開(kāi)發(fā)很難，但許多科學(xué)家正在另辟蹊徑，此次懷特發(fā)現(xiàn)的曲速泡還只是一個(gè)納米級(jí)的曲速泡，但已經(jīng)吸引了科學(xué)界的強(qiáng)烈興趣。在采訪中懷特曾表示，通過(guò)定制的卡西米爾腔的數(shù)值分析，確定了一個(gè)可制造的納米微結(jié)構(gòu)，預(yù)測(cè)它將產(chǎn)生一個(gè)負(fù)的真空能量密度。

“直到目前，打造曲速泡所需的正能量和負(fù)能量數(shù)量，仍是曲速引擎夢(mèng)的最大挑戰(zhàn)。”李晉斌說(shuō)，除了曲速引擎，科學(xué)家們考慮的星際通訊還有量子糾纏和中微子，在一個(gè)科技快速推動(dòng)的社會(huì)里，我們不能一口否定“翹曲飛行”的可行性，畢竟5000年前古人也無(wú)法想象超光速飛船，世界上許多重大科學(xué)發(fā)現(xiàn)和成果，也是在一步步靠近的，所以保持開(kāi)放的思想十分必要。”李晉斌表示。

揚(yáng)子晚報(bào)/紫牛新聞記者 楊甜子

校對(duì) 王菲