地外文明探索，光速限制和阿爾庫(kù)比埃爾曲速引擎

陳兵

文明之間的星際旅行極不可能，因?yàn)槭艿焦馑傧拗疲@是探索地外文明的研究人員通常都贊同的觀點(diǎn)。但是，也有不少人對(duì)此有不同的看法。因此，人們一方面強(qiáng)調(diào)通過電磁頻譜探索攜帶信息的信號(hào)，另一方面科學(xué)界又列舉理由，對(duì)目前擁有的地外智能造訪地球的證據(jù)予以否定。

然而，根據(jù)不久前阿爾庫(kù)比埃爾的研究，如果考慮在相對(duì)論框架下設(shè)計(jì)動(dòng)態(tài)時(shí)空的可能性，否定超快（超光速）旅行的概念是沒有道理的。他通過實(shí)例證明，按照一定的方式將飛船所在區(qū)域通過扭曲時(shí)空的曲度，影響區(qū)域外的觀察人員就能看到快于光速的運(yùn)動(dòng)，無須違背該區(qū)域內(nèi)的光速限制。

阿爾庫(kù)比埃爾的辦法還表明，太空船飛行途中合適的加速度為0，且飛船不會(huì)遭受星際旅行中可能會(huì)有的時(shí)間膨脹。在這里，我要提供一個(gè)支持性觀點(diǎn)，進(jìn)一步說明阿爾庫(kù)比埃爾方法可以作為度制工程重要概念的一個(gè)特例，能夠以一種非常緊湊的形式表述，充分結(jié)合廣義相對(duì)論和量子力學(xué)。

闡述度制工程視角得從明顯的光速限制開始。作為一個(gè)物理概念，這種限制基于這樣一個(gè)事實(shí)：通過愛因斯坦的質(zhì)能方程我們知道，要將一個(gè)質(zhì)加速到光速需要無限量的能。然而，星際旅行受到實(shí)際限制的看法中有一個(gè)隱藏的假定，即光速是固定不變的自然常數(shù)?，F(xiàn)在，我們引入并且按照度制工程方法重新界定的，正是這個(gè)假設(shè)。

從根本上講，自由空間的光速是固定值的說法指的是它不受技術(shù)手段的操縱。從另一方面來說，假如這些真空常數(shù)會(huì)被改變，在某個(gè)特定的區(qū)域光速可以獲得一個(gè)新值，比如是現(xiàn)在的10倍；那么，無須違反物理學(xué)的控制方程，大于常規(guī)光速的旅行是可能實(shí)現(xiàn)的，只是在涉及區(qū)域光速時(shí)才有新的限制。這一點(diǎn)，在阿爾庫(kù)比埃爾的例子中有詳細(xì)的闡述。

在非專業(yè)人士的眼里，這也許令人吃驚，但是在廣義相對(duì)論和真空能量物理學(xué)領(lǐng)域，某種條件下（從遙遠(yuǎn)的空間來看）光速的可變性已見諸文獻(xiàn)。例如，在一個(gè)巨大的天體附近，為了傳播的目的，按照引力勢(shì)的比例光速會(huì)降低，愛因斯坦本人首先注意到了這個(gè)現(xiàn)象。在討論卡西姆效應(yīng)中，為了近距離傳導(dǎo)邊界之間的傳播，我們可以提高或降低板間真空漂移能量相關(guān)的光速。簡(jiǎn)言之，光速因環(huán)境而決定，不是人們普遍認(rèn)為的那種基本原理。

因此，可以得出如下結(jié)論：在目前技術(shù)手段足以顯示“魔力”（亞瑟·C.克拉克形容科技高度發(fā)達(dá)文明時(shí)的用語(yǔ)）的條件下，可以在不違背物理基本原理的前提下，以超光速旅行是可以實(shí)現(xiàn)的。補(bǔ)充說明一下，原則上我們可以不求助于橫越蟲洞等極端的概念實(shí)現(xiàn)超光速旅行。因此，從根本上講，目前先進(jìn)的地外文明或我們地球的未來文明縮短星際旅行時(shí)間的可能性，是物理法則無法限制的。

鏈接

比利時(shí)科學(xué)家克里斯·范·登·布魯克對(duì)墨西哥數(shù)學(xué)家米格爾·阿爾庫(kù)比埃爾開拓性的計(jì)算重新進(jìn)行了分析。阿爾庫(kù)比埃爾說，通過扭曲空間的結(jié)構(gòu)?？梢韵胂笄僖娴墓ぷ髟?。星際飛船會(huì)像在海上沖浪那樣，在所謂的時(shí)空中踏浪前進(jìn)。

對(duì)于物理學(xué)家來說。這個(gè)想法所依賴的概念是：空間不空?？臻g有形狀，這個(gè)形狀可以被質(zhì)量扭曲，這看上去似乎有點(diǎn)怪。事實(shí)上，引力由空間的彎曲所致。愛因斯坦最大的勝利就是認(rèn)識(shí)到了這一點(diǎn)。所以我們可以利用質(zhì)量扭曲星際飛船周圍的空間來制造時(shí)空波。

阿爾庫(kù)比埃爾的主意看上去很好。但他似乎在暗示，建造一個(gè)翹曲氣泡在實(shí)踐上是不可能實(shí)現(xiàn)的，因?yàn)閯?chuàng)造時(shí)空扭曲需要的能量是整個(gè)宇宙都不能提供的。

然而，布魯克的分析表明，所需能量要小得多。當(dāng)然，這并不是說我們可以立刻動(dòng)身，前去建造這個(gè)曲速引擎了。布魯克說：“這并不意味著這個(gè)建議切實(shí)可行。建造曲速引擎目前遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出我們的技術(shù)能力，而且還有些理論認(rèn)為永遠(yuǎn)都無法實(shí)現(xiàn)?！?/p>

有這種可能性。布魯克經(jīng)過分析，得出的結(jié)論是：“建造第一個(gè)曲速引擎還很遙遠(yuǎn)，但是其不可能性已經(jīng)降低了一點(diǎn)兒?！?（粱曉鵬）