曲率驱动 能否破解10倍光速飞行难题?

2012-12-31 00:00:00梁坤
环球飞行 2012年12期

借助曲率驱动实现超光速的飞行,这是一种由于科幻电影《星际迷航》而变得流行一时的概念。现在,科学家们认为这一技术可能并非如原先想象的那么难以实现。

所谓曲率驱动的概念就是指通过对时空本身的改造来驱动飞船,利用物理学定律中的漏洞来打破光速不可超越的限制。我们知道,宇宙的空间并不是平坦的,而是存在着曲率(曲率为半径的倒数,曲率越大半径越小),如果把宇宙的整体想象为一张大膜,这张膜的表面是弧形的,整张膜甚至可能是一个封闭的肥皂泡。虽然膜的局部看似平面,但空间曲率还是无处不在。一艘处于太空中的飞船,如果能够利用某种方式减小它后面的一部分空间的曲率,那么飞船就会被前方曲率更大的空间拉过去,这就是曲率驱动。

1994年墨西哥物理学家明戈·阿尔库贝利(Miguel Alcubierre)首次提出了现实生活中曲率驱动的概念。他所设计的最早期的曲率驱动概念包括一个足球形状的飞船,其周围是一圈大型的环状结构。这一环状结构设想是用某种奇异的物质建造的,它可以让时空在围绕飞船的四周发生弯曲,从而在其面前形成一个缩小版的空间,以及在其后方膨胀了的空间。与此同时,飞船本身将停留在由平滑时空组成的“气泡”内,这里的时空曲率不受影响。然而后续进行的计算显示这样一种装置将需要无法达到的极高能量才能实现。

现在,物理学家们表示,原先的曲率驱动模式可以进行改造,从而让它可以用比原先计算少得多的能量条件下实现运行,这一想法将有希望让这种科幻产物成为真正的现实。

日前,在美国宇航局约翰逊空间飞行中心举办的星际飞船100周年研讨会上,关于曲率驱动模式,科学家哈罗德·怀特认为“让人看到曙光。”这一研讨会的举办旨在探讨未来星际航行将会遇到的挑战。

怀特和他的同事们已经开始在实验室里试验他们的小型曲率驱动装置了。他们在约翰逊空间飞行中心建立了一套被称作“怀特·朱迪曲率场干涉仪”的装置。简单地说就是使用一束激光来出发时空在微观尺度上的扭曲。怀特表示:“我们想看看能否在桌面实验中实现一个非常微小的成功案例,那就是在1000万分之一的尺度上形成一个极微小的时空扰动。”当将他的实验和真正意义上的曲率驱动相比时,怀特将自己的实验评价为“粗陋不堪”,但是他仍然认为这代表迈出了令人兴奋的第一步。

其他科学家对此也持有开放性的态度,他们表示,如果人类真的想认真考虑星际航行的可能性,那么就必须考虑哪怕现在看起来是最离奇的想法,比如曲率驱动。奥伯塞表示:“如果人类真的想最终变为星际文明,那么我们就必须适当地让我们的思维跳出框框,我们必须大胆一些。”