曲速引擎可实现20万倍光速飞行，人类未来星际旅行就靠它了？

当我们仰望星空，心中总会涌起对浩瀚宇宙的无限遐想。宇宙究竟有多大？目前可观测宇宙直径达到了 930 亿光年 ，这是一个令人震撼的数字，意味着即便以光的速度前行，也需要 930 亿年才能抵达可观测宇宙的边缘，而这还未考虑宇宙在持续不断地加速膨胀。

相比之下，人类目前的太空探索速度显得微不足道。太阳系半径大约 1 光年，以光速飞行需要一年时间。旅行者一号是目前飞离地球最远的探测器，在过去的 40 多年里，它飞行了大约 240 多亿公里，然而，若要飞出太阳系，至少还需要一万年时间。以人类短暂的寿命来衡量，这样的星际旅行显然是不切实际的。

如此看来，若未来人类想要进行真正的星际旅行，实现光速甚至超光速飞行似乎是必然的选择。但爱因斯坦的狭义相对论明确指出，光速是宇宙的速度极限，任何携带信息和能量的物体都无法达到或超越光速。这是否意味着人类就被光速 “困死” 在这有限的宇宙空间内了呢？

其实不然，狭义相对论虽设定了光速极限，却并未绝对禁止超光速现象的存在 。而爱因斯坦的广义相对论更是为我们带来了 “超光速” 飞行的曙光，它强调我们所处的四维时空并非固定不变，而是可以弯曲、压缩甚至撕裂的。

基于时空的这种特性，“超光速” 飞行，乃至远超光速的飞行成为了可能，曲速引擎技术便应运而生。

曲速引擎的工作原理，是在时空中制造一个 “时空泡” ，飞船在时空泡中保持相对静止，而时空泡以超光速运动，进而带动飞船前行。这就如同帆船在海面上航行，帆船本身并未主动移动，而是借助波浪的力量前进。

通过操控飞船周围的时空，使前方的时空压缩，后方的时空伸展膨胀，时空泡便能以超光速向前飞行 。这种时空的超光速运动并不违反爱因斯坦的狭义相对论，因为时空运动本身并没有传递任何信息，就像宇宙的超光速膨胀一样，并未违背自然法则。

曲速引擎拥有不同的等级划分，每个等级所需的能量呈指数级增长，相应地，其速度也有着显著差异。1 级曲速引擎就能够达到光速，而 9.9 级曲速引擎的速度更是能够达到光速的 3000 倍以上，9.99 级曲速引擎则可接近 8000 倍光速 。

而最为强大的 9.9999 级曲速引擎，速度竟能达到近 20 万倍光速。以这样的速度，人类在宇宙中的星际旅行将发生翻天覆地的变化，飞出太阳系或许只需短短几分钟，前往距离地球 254 万光年的仙女座星系，也仅仅需要 10 多年的时间。若拥有这样的速度，人类在宇宙中的活动范围将极大拓展，探索宇宙的奥秘也将不再是遥不可及的梦想。

曲速引擎的概念最早可追溯到科幻作品，而在 1994 年，墨西哥物理学家米格尔・阿尔库别雷基于广义相对论提出了曲速驱动理论，为这一概念奠定了一定的科学理论基础 。他设想通过对时空进行扭曲，创造一个包含乘客的空间气泡，使其在不改变内部坐标系的情况下，以任意快的速度移动，从而避免了爱因斯坦广义相对论中物质或信息不能超光速传播的限制。

近年来，科学家们在曲速引擎的研究上取得了一些理论进展。美国国家航空航天局（NASA）的科学家团队通过结合最新的物理学理论，如量子力学和相对论的前沿观点，对曲速引擎的工作原理进行了更深入的阐释，进一步完善了曲速引擎的理论模型 。

2021 年 12 月有报道称，NASA 和国防高级研究计划局（DARPA）的科学家可能发现了能够制造曲速引擎的时空泡，相关研究论文《卡西米尔空腔中存在的能量密度的可能结构》已发表在《欧洲物理杂志》上。论文显示，科学家在研究能量如何围绕波长分布时意外发现了一个纳米级结构，其预测的负能量分布与阿库别瑞度规的要求十分匹配 。

然而，曲速引擎从理论走向实际应用，仍面临着诸多巨大的挑战。首当其冲的便是能量获取问题，操控时空需要海量的能量。阿尔库别雷最初估计，制造一个足以容纳宇宙飞船的空间气泡，所需质量超过了观测宇宙总量的 10 个数量级 ，即 10^64 公斤。

虽然后来有物理学家对方案进行优化，如美国物理学家哈罗德・怀特在 2012 年提出的 “怀特曲速驱动”，将所需质量降低到三个太阳质量的负能量，即 6×10^30 公斤 ，但这仍然是一个极其庞大的数字，相当于要将太阳系中最大的行星木星变成负能量物质，以人类目前的能源技术，远远无法满足这样的能量需求。

此外，曲速引擎还需要一种奇异的负能量物质来实现时空的扭曲 。负能量物质的能量密度为负值，其压强大于密度，这在理论上违反了广义相对论的弱能量条件，即任何物理系统的能量密度都必须大于或等于零。

目前，物理学家还没有发现任何负能量或负质量的粒子，也缺乏其实验存在的证据。虽然卡西米尔效应等物理现象可能暗示了负能量物质的可能性，但通过该效应产生的微小负能量，远远不足以满足实现阿尔库别雷曲速驱动的需求 。

在工程技术方面，也存在着诸多难题亟待解决。例如，需要设计和制造出能够承受巨大能量和时空扭曲力的引擎结构，确保在引擎运行过程中，飞船内部的环境和设备能够正常工作，不受时空扭曲的影响；还需要一种极薄的外壳材料来包裹空间气泡，防止其与外界物质相互作用，而这种外壳材料的厚度必须小于普朗克长度，即 1.6×10^-35 米 ，这对于目前的科技水平来说，是几乎不可能完成的任务。

若曲速引擎技术能够成功实现，那将对人类的星际旅行乃至整个文明的发展产生难以估量的深远影响，开启一个全新的宇宙探索时代。

在科学探索领域，曲速引擎将彻底改变人类对宇宙的认知与探索方式。人类将突破光速的限制，能够更快速地抵达宇宙的各个角落，深入研究宇宙的奥秘。我们可以在短时间内到达遥远的星系，探索其他恒星系中是否存在生命，进一步了解宇宙的起源和演化过程，解决长久以来困扰科学界的诸多谜题，如暗物质、暗能量的本质等，推动天文学、物理学等基础科学迈向新的高度。

在文明交流方面，曲速引擎让人类与宇宙中可能存在的其他文明建立联系成为可能。如果宇宙中存在其他智慧生命，以人类目前的航行速度，几乎不可能与他们相遇。但拥有曲速引擎后，人类可以主动寻找并与其他文明展开交流与合作，分享知识和技术，促进不同文明之间的相互理解与共同发展。这将对人类的文化、价值观和社会结构产生深远影响，推动人类文明向更高层次迈进 。

此外，曲速引擎的实现还将带动一系列相关产业的发展，创造大量的就业机会。从引擎的研发、制造，到飞船的设计、维护，再到星际旅行的运营、服务等，将形成一个庞大的产业链。同时，它也将进一步激发人类的想象力和创造力，成为科技进步的标志性成果，激励更多人投身科学研究和创新事业，推动人类社会不断向前发展 。