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相信良多人都看过闻名的科幻片子《星际迷航》。在《星际迷航》人类和外星人以及浩瀚外星种族战胜疾病、偏执狂和战争的过程中，影片蕴含着人文关心。
同样，影片中的一些无限想象和硬核科幻元素也让人不能自休。最让人印象深入也最让人慵懒的，无疑是片中那艘能够穿越于差别星系的飞船。
影片的布景是21世纪中叶发作了第三次世界大战，那场战争几乎扑灭了地球上所有的人。战后十多年，人类末于胜利完成了初次打破光速壁垒的试飞。
那种飞翔在影片中被称为曲率推进。人类从此进进了曲速时代。
在影片中，经常能够听到柯克船主大喊“进进曲速飞翔”，之后星舰霎时穿越于群星之上。仆人公和伙伴们操纵那项手艺停止星际游览，为宇宙带来爱与和平。
现实中有响应的科学概念吗？
在片子中实现星际游览的概念也启发了现代科学家。根据影片中的理论，科学家们理解并提出了一种推进系统，能够让飞机飞得比光速还快。
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它就是我们那篇文章的配角——曲速引擎。有了那个，光速的极限就能够被突破，星际游览不再是梦想。
什么曲直速引擎
要阐明曲速引擎，就不克不及漠视片子《星际迷航》。那个词源于科幻做品，能够说是科幻做品回回科学配合体的典型案例。
曲速引擎一词最早来自美国做家约翰·W·坎贝尔的科幻小说《太空岛》。然后《星际迷航》引用了小说中的概念。
得益于《星际迷航》的走红，全世界的科幻迷都熟悉了“曲速引擎”那个词。在片子中，它次要是一种能让你超光速游览的安装。
片子中的曲速引擎是若何让星舰飞翔的速度超越光速的？
在《星际迷航》中，可以以曲速引擎停止超音速推进的飞船的次要部门是“引力场位移流形”，在影片中被称为“曲速核心”，即曲速引擎。那种称为曲速核心的动力安装通过虚构的物品“双锂晶体”掌握物量与反物量之间的接触，从而使两者扑灭。
当物量和反物量被毁坏时，它们将转化为浩荡的负能量。那种能量将鞭策宇宙飞船。.
可能有人会迷惘：超光速运动不会改动物体的空间和理论吗？宇宙飞船怎么能飞得比光还快？
其实是的。片子中的黑科技引擎，并非让飞船飞得比光速还快，而是扭曲了飞船四周的时空，扭曲了空间的高度，翻开了时空通道，飞船飞了过往它。好比那个过程相当于在两地之间压了一条传送带，人沿着那条传送带跑到目标地。
固然极限速度仍是和之前一样，但是人在传送带上的那个空间里挪动。
曲速飞行就是如斯，相当于让飞船四周的空间发作了高度扭曲，而不是飞船自己的速度到达了光速。在远处的人看来，飞船正以超光速飞行。事实上，以飞船还未启动的空间为参照系，飞船此时的部分速度并没有超越光速。那是一种比光还快的性能。
你可能会问，固然那个说法能够阐明飞船的超光速飞翔并没有违背狭义相对论，但是它扭曲了空间高度，扩展了时空维度吗？
片子中的想象是如许的——通过曲速手艺，人工造造一般的时空“泡泡”——在飞行的飞船四周加上“扭曲的泡泡”。
当飞船以超音速行驶时，那些“气泡”能够庇护那些飞船在那个维度一般飞行——根据爱因斯坦的相对论，光速连结稳定，物体越接近光速，它的空间和时间必需做出响应的调整。
那些一般的时空“泡泡”刚好是用来不变飞船本身的时空维度，让飞船在超音速飞翔时不会改动时空维度，庇护飞船抵达前的时空。宇宙飞船启动。
概念变成现实
前面说到，科学家是因为遭到片子《星际迷航》的影响，才提出了“曲速引擎”的概念。1994年，在《星际迷航》的影响下，墨西哥物理学家阿尔库别里想到了一种奇异的驱动引擎——曲速引擎，又称阿尔库别里引擎。
《星际迷航》的人不断在议论曲速引擎，一个使空间变形的概念。我们已经有了关于空间若何弯曲和不弯曲的理论，那就是广义相对论。我认为应该有一种办法能够利用那些概念来阐明曲速驱动器的工做原理。
Alcubierri引擎从命广义相对论中的爱因斯坦方程，在那个范围下成立了一个特殊的时间度量。
Alcubieri的理论提出以海浪体例扩展空间，招致飞机前方空间收缩，前方空间扭曲。
毗连前后的空间决定了飞翔器的飞翔标的目的，空间扭曲带动飞翔器前进。Alcubierry策动机为飞翔器在区间内飞翔供给动能，在太空中鞭策飞翔器，最末让飞翔器在该区间内以超光速的形式飞翔。
我的揣测是，飞船里的人可能会看到和《星际迷航》十分类似的一幕。飞船前，星星酿成了长线。在飞船后面，他们什么也看不见——只要暗中——因为星光挪动的速度不敷快，赶不上飞船。
要在那个空间飞翔，飞翔器会遭到很大的潮汐力。为领会决那个问题，阿库别里利用了卡西米尔效应——即用负能量填充那个空间。
也就是说，阿库比瑞引擎需要一种希罕的能量来驱动，那是一种以光速活动的负压能量，与我们所熟悉的能量性量完全差别。那种能量仍然存在于妄想和理论中，最闻名的是卡西米尔能量。
曲速引擎实的有用吗？
或许看过上面关于曲速引擎的介绍，你已经对它产生了兴致——因为那个降生于科幻做品中的安装，已经被现代科学家从理论长进行了总结。
那么，我们能否也能像片子一样在太空中自在穿越呢？
遗憾的是，以人类目前的科技程度，我们还不克不及随意穿越于星际之间。
起首，我们无法意识到两地之间高度扭曲的时空。我们如今的手艺连手机通道都打不开，更别说后续了。
宇宙中会有现成的手机频道吗？
早在1930年，爱因斯坦就已经得出了那个结论。
根据他的广义相对论的引力场方程能够计算出，在宇宙中，会有一条通道毗连两个远远的时空。那就是爱因斯坦桥，也能够喊做虫洞。
根据爱因斯坦的广义相对论，通过公式计算，我们能够晓得：用数学概念来说，必然有一个穿越时空的挪动通道，那就是虫洞。
爱因斯坦之后，一些科学家不断在研究它。因引力波项目获得诺贝尔奖的出色物理学家基普索恩从理论上切磋了虫洞的存在。
遗憾的是，固然虫洞在理论上确实存在，但我们人类连一条虫洞的看测笔录都没有。与片子中的形象差别，根据目前关于虫洞的理论，虫洞应该存在于微看世界，它们消逝和呈现的时间都很短。并且，根据理论，那些旁看者标准的虫洞十分小，只能通过粒子，对人类穿越星际毫无搀扶帮助。
不只如斯，阿尔库别里的理论在现实中也很难实现。固然Alcubieri的理论在数学上是合理的，但它的计算可能没有物理意义。
Alcubierui引擎需要外来物量来产生负能量才气运行。
片子中有一种物量“双锂晶体”，它掌握着物量与反物量的接触和湮灭，并将其转化为大量的负能量。但那种希罕的物量在现实中是找不到的，它只是阿尔库别里想象出来的工具。所以，假设那种外来物量不存在，就无法建造曲速引擎。固然阿尔库别里声称两块板块之间产生的卡西米安实空能够称心曲速引擎对负能量的需求，但根据理论计算，要在产生的扭曲空间中挪动，至少需要将时空翻开一点点。
在光年的空间里，飞翔器不会被时空产生的潮汐力击碎，而那需要6倍宇宙的暗物量，那对人类来说底子不成能。
目前的航天开展
固然星际游览还不克不及实现，但我们的航天开展已经获得了浩荡的打破。航海者一号飞出传统太阳系鸿沟，在冥王星四周发现了浩荡的奥尔特星云，开阔了人类视野，刷新了人类对宇宙的熟悉。
不只是探测飞翔，载人火箭也是人创造的。1969年，人类用本身的脚站在月球上。
而我国在航天范畴也迈出了坚实的一步。2020年11月24日，嫦娥五号发射胜利。12月1日，时隔6天，嫦娥五号胜利登月。月亮上第一次竖起了鲜艳的五星红旗。嫦娥五号还带回了月球土壤样本。那个样本对我们研究浩瀚宇宙具有重要意义。
同年，我国在卫星导航系统的研究上也获得了打破。
在西昌，斗极卫星导航系统第五十五颗卫星搭载长征三号运载火箭升空。卫星的发射使我国的卫星导航系统愈加完美。如今的卫星导航系统已经能够实现笼盖全球的高精度定位，让你无论走到哪里都不会迷路。
总结
自古以来，人类就对地球之外的浩瀚宇宙充满了妄想。嫦娥奔月，天狗日蚀。前人用鸠拙的语言，对奇异的天然现象逐个阐明。但是如今，我们拼命开展航天事业。通过对宇宙的看察，我们看到了本身的蒙昧，也领会到了宇宙中存在的许多神异物量。
“做物理的时候，必然要连结开放的心态。”
今天，我们很难像片子中那样穿越于星空之间，但想象力能够超越物理定律，穿越于宇宙之间。几百年前的前人无法想象我们能够乘坐火箭在太空中游览。
因而，我们要做的，就是连结一颗对宇宙的憧憬之心，不竭深进研究，总有一天，我们能够揭开宇宙的奥秘。我们也能够乘坐宇宙飞船在星际间游览。
