超光速的曲速引擎

毫无疑问，宇宙对于人类来说太广阔了。一束光需要4年多才能到达离我们最近的恒星半人马座。即使用现有最好的推进器，人类也需要数万年才能到达那里。

物理学家一直在思考我们能否通过一种叫“曲速引擎”的时空泡泡在宇宙中更快地巡游。在理论上，某些类型的曲速引擎速度可以超过光速。

让时空自身收缩

你也许会问：光速不是所有物体运动速度的极限吗?曲速引擎超过光速这怎么可能呢?

没错，根据爱因斯坦的相对论，在时空中移动的物体不能超过光速，但这条规律仅对物体适用，至于时空本身，譬如时空膨胀、收缩的速度，则不受它的限制。

艺术家想象中的曲速引擎，飞船后面的环是负能量场。

举例来说，假如我们把时空想象成一块桌布，所有在桌布上运动的物体都不能超过光速。但另一方面，我们知道，根据广义相对论，时空受物体质量的影响会发生形变，所以桌布本身可能变形(譬如卷起来)，而它卷起来的速度可以超过光速。

事实上，宇宙本身已经并且正在上演着这一幕。例如，在大爆炸的瞬间，原始的时空结构瞬间膨胀，膨胀速度比光速还快，这就是暴胀。而且即使今天，宇宙边沿的时空正带着“镶嵌”其上的遥远星系，以比光更快的速度离开，使得它们发出的光再也无法到达我们这里。

所以，通过拉伸和压缩周围的时空，让自己移动得比光还快，这在理论上是可能的。

需要负能量的曲速引擎

曲速引擎的想法最早是由墨西哥理论物理学家米格尔·阿尔库比耶雷提出来的。1994年，他在一篇文章中设想，如果飞船被包裹在一个时空泡泡中，飞船前面的时空在收缩，在飞船后面重新展开，像传送带一样运作，就有可能让飞船以超光速旅行到目的地。

要达到这个目的，这个时空泡泡需要独立于周围的时空，这样，不论周围的时空收缩或膨胀，它都不受影响，就好比一个人需要悬在传送带上方，不能被传送带带着走。

要制造出这样一个时空泡泡，这就需要让飞船附近的时空剧烈变形，让飞船能够“躲进小楼自成一统”。如何办到呢?我们知道，密度越大的物体，其附近的时空弯曲得越厉害(譬如黑洞)，所以这需要用极高密度的奇异物质(如中子星物质)来做飞船的外壳。

奇异物质的强大引力将导致飞船前面的空间急剧收缩，与此同时，飞船后面的空间展开(或膨胀)，其结果是，飞船即使静止，看起来也像在移动。

但是，这个设想有一个大问题：让空间收缩在理论上固然是可行的，但是要想让时空膨胀，似乎行不通。因为这需要某种形式的负能量，去抵消引力，而根据爱因斯坦的质能公式E = mc²，能量总是正的，不可能是负的。天文学上虽然有暗能量可以抵消引力，但我们迄今仍然不知道暗能量是什么。

出于这个理论上的困难，阿尔库比耶雷放弃了曲速引擎的设想。

负能量不是必需的

不过，最近，两位物理学家提出，负能量并不是曲速引擎所必需的，只要把飞船设计成特定形状，正能量的物质即可胜任。

如果他们的结论是正确的，这意味着为曲速引擎消除了最大的障碍。

在他们的设想中，把飞船设计成一个圆饼状，饼面朝前飞，效果最好。当然，飞船外壳的材料还是离不开高密度的奇异物质。由于时空的强烈变形，飞船内外时间流逝的快慢会有很大的差异。不过，要想造成可测量的效果，所需的质量是非常巨大的。比如，如果我们把整个地球的质量压缩成一个直径为10米，厚度为1米的飞船外壳，飞船内部的时间也仅比外部的时间，一年里慢了大约1小时。

就现实而言，即使不需要负能量，曲速引擎仍然可能是一种不切实际的设想，但从理论上来说，这类思想实验是探索相对论极限的一种方式，还是有用的。