未来的我们，或许可以超光速旅行？

在《三体》《星际迷航》科幻作品中，主人公可以依靠曲速泡、曲速引擎等超光速推进装置实现星际旅行，而在现实生活中，离我们最近的恒星是比邻星，它距离地球约40万亿公里，即使乘坐人类史上最快的航天器，到达比邻星也需要1.8万年时间。

国际知名期刊《欧洲物理杂志C辑》日前报道称，美国物理学家哈罗德·怀特率领团队在真实世界中发现了一个曲速泡。有人认为，这一发现为想要制造一个曲速旅行航天器的人打开一扇门。曲速泡能助我们实现星际旅行梦想吗？人类探索太空的速度瓶颈如何打破？南京航空航天大学理学院教授李晋斌应邀进行了科普。

图源 视觉中国

曲速泡是什么？在时空波谷上运行

一艘宇宙飞船在太空中超光速行驶，它的前方空间被不停压缩，而后方空间看上去在不断伸展，就像在后面吹出一个气泡球将飞船往前挤，“裹挟”着飞船向前运动。

李晋斌告诉记者，这个科幻小说的典型场景并非没有物理依据。埃尔库比（Alcubierre）基于爱因斯坦的广义相对论提出了曲速驱动的概念，通过时空的塌陷，实现“翘曲飞行”——在飞船里的航天员会认为自己静止不动，而周围的一切却以一种速度匀速向后运动，因此，在离飞船非常远的人看来，飞船的速度可以超过光速，甚至是光速的若干倍。

怀特团队做了一些数值模拟，预言在某种特定的微结构下可以给出负的能量密度分布，这有些类似于维持曲速泡所需要的负能量。但是其能否跟曲速泡或曲速引擎联系起来，还有待研究。

曲速飞行有理论可能性吗？

如果你骑着光去旅行，会看到什么？“同时看到一个人的后脑勺和脸，正如马格里特作品《The glass house》展示的那样。”李晋斌表示，要实现曲速飞行，首先需要存在时空折叠，如果时空可以像一张纸那样折叠起来，那么我们想从纸张一条边走到与它相对的边就不需要走过整张的纸面，而是从纸张这边的边缘一步跨越到纸张的另一边。

“曲速推进系统依赖时空的膨胀和收缩，这一点并不违背已有的科学理论。”李晋斌说，广义相对论认为，当物体具有质量时，引起其周围的“时空”弯曲，并且引力的强度根据时空的变形程度来确定。“这种力的几何化图片，我们在很多科学场馆都会看到。包括很多艺术作品中，毕加索的《阿维农少女》就在画面中增加了时间的维度，展现了四维时空。”

2016年，激光干涉引力波天文台（LIGO）发现了两个黑洞融合产生的引力波，并且引力波以一种可测方式在宇宙中传播，这也同时证明自然界存在打造曲速引擎的基础：时空的膨胀和收缩。

我们距离曲速飞行还有多远？

实现曲速飞行的难度在哪？“首先要制造时空扭曲。”李晋斌说，阿库别瑞1994年提出的使时空扭曲的具体设想，可达到能以任意“速度”飞行的效果，但是这一时空结构（指曲速泡）需要具有负能量的奇异物质来维持。我们熟知的正能量推进飞行器，其移动速度永远慢于光速。为了超越光速，负能量不可替代，科学家们在自然界中寻找负物质的努力迄今为止尚无结果，其也尚未被证明存在，这和虫洞遇到的情况一样。

虽然曲速引擎开发很难，但许多科学家正在另辟蹊径，此次怀特发现的曲速泡还只是一个纳米级的曲速泡，但已经吸引了科学界的强烈兴趣。在采访中怀特曾表示，通过定制的卡西米尔腔的数值分析，确定了一个可制造的纳米微结构，预测它将产生一个负的真空能量密度。

“直到目前，打造曲速泡所需的正能量和负能量数量，仍是曲速引擎梦的最大挑战。”李晋斌说，除了曲速引擎，科学家们考虑的星际通讯还有量子纠缠和中微子，在一个科技快速推动的社会里，我们不能一口否定“翘曲飞行”的可行性，毕竟5000年前古人也无法想象超光速飞船，世界上许多重大科学发现和成果，也是在一步步靠近的，所以保持开放的思想十分必要。”李晋斌表示。

扬子晚报/紫牛新闻记者 杨甜子

校对 王菲

来源：紫牛新闻