借助曲率驅動實現超光速的飛行,這是一種由于科幻電影《星際迷航》而變得流行一時的概念。現在,科學家們認為這一技術可能并非如原先想象的那么難以實現。
所謂曲率驅動的概念就是指通過對時空本身的改造來驅動飛船,利用物理學定律中的漏洞來打破光速不可超越的限制。我們知道,宇宙的空間并不是平坦的,而是存在著曲率(曲率為半徑的倒數,曲率越大半徑越小),如果把宇宙的整體想象為一張大膜,這張膜的表面是弧形的,整張膜甚至可能是一個封閉的肥皂泡。雖然膜的局部看似平面,但空間曲率還是無處不在。一艘處于太空中的飛船,如果能夠利用某種方式減小它后面的一部分空間的曲率,那么飛船就會被前方曲率更大的空間拉過去,這就是曲率驅動。
1994年墨西哥物理學家明戈·阿爾庫貝利(Miguel Alcubierre)首次提出了現實生活中曲率驅動的概念。他所設計的最早期的曲率驅動概念包括一個足球形狀的飛船,其周圍是一圈大型的環狀結構。這一環狀結構設想是用某種奇異的物質建造的,它可以讓時空在圍繞飛船的四周發生彎曲,從而在其面前形成一個縮小版的空間,以及在其后方膨脹了的空間。與此同時,飛船本身將停留在由平滑時空組成的“氣泡”內,這里的時空曲率不受影響。然而后續進行的計算顯示這樣一種裝置將需要無法達到的極高能量才能實現。
現在,物理學家們表示,原先的曲率驅動模式可以進行改造,從而讓它可以用比原先計算少得多的能量條件下實現運行,這一想法將有希望讓這種科幻產物成為真正的現實。
日前,在美國宇航局約翰遜空間飛行中心舉辦的星際飛船100周年研討會上,關于曲率驅動模式,科學家哈羅德·懷特認為“讓人看到曙光。”這一研討會的舉辦旨在探討未來星際航行將會遇到的挑戰。
懷特和他的同事們已經開始在實驗室里試驗他們的小型曲率驅動裝置了。他們在約翰遜空間飛行中心建立了一套被稱作“懷特·朱迪曲率場干涉儀”的裝置。簡單地說就是使用一束激光來出發時空在微觀尺度上的扭曲。懷特表示:“我們想看看能否在桌面實驗中實現一個非常微小的成功案例,那就是在1000萬分之一的尺度上形成一個極微小的時空擾動。”當將他的實驗和真正意義上的曲率驅動相比時,懷特將自己的實驗評價為“粗陋不堪”,但是他仍然認為這代表邁出了令人興奮的第一步。
其他科學家對此也持有開放性的態度,他們表示,如果人類真的想認真考慮星際航行的可能性,那么就必須考慮哪怕現在看起來是最離奇的想法,比如曲率驅動。奧伯塞表示:“如果人類真的想最終變為星際文明,那么我們就必須適當地讓我們的思維跳出框框,我們必須大膽一些。”