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你有没有想过这样一个问题，人类未来探索的“极限”在哪里？是困死于地球，还是走出太阳系甚至是银河系，去探索更加浩瀚无边的宇宙？受限于能源，科技，等一系列现实的问题，人类在宇宙中的活动范围或许是有限的。
首先，爱因斯坦指出“光速不变”，在任何参照系下，光速都不会发生变化，甚至是时间和空间都会发生变化，但是光速永远不变。同时在我们的理论中，光速不仅仅不会变化，同时它也是宇宙中的最快速度，因此宇宙存在一个速度的极限——299792458m/s。
因为光速是最快速度且不会发生变化，引起了众多科学家开始思考，我们是否有方法可以“超越”光速呢？
02超光速的曲速引擎
在科学家的想象中，可以超越光速的办法有很多种，比如利用宇宙中的虫洞，在瞬间进行忽略距离的“传送”，或者是利用空间的曲率制造一个“时空泡”，从而让飞船可以超越光速。
在我们熟悉的科幻作品《星际迷航》中，就是利用制造时空曲率的“曲率驱动引擎”，从而实现超越光速，目前最被科学家寄以厚望的超光速方法中，曲率引擎一直备受关注。
曲率引擎的原理其实十分简单，科学家认为，我们的宇宙空间的形状像是一层“膜”，这个膜虽然十分平坦，却仍然时空曲率，而在这个膜的外边，可能是其他更高的维度。
如果把宇宙空间视为一个平静的水面，宇宙飞船就像是一艘小船一样，平静的在水面航行，而去这个湖面上有轨道，不能超过某个速度（光速），如果正常情况下，在有限的能源驱动下，小船的移动速度是不会有太大的变化的，可是突然在小船前面出现了一个瀑布，这个时候小船就会不由自主的加速了。
而曲率引擎就是制造出一个“时空泡”，让飞船前方的时空弯曲，从而让飞船不由自主的加速，从而实现超越光速，可以说曲率引擎是利用了现在理论的漏洞，让宇宙时空本身改变，忽略光速是极限速度的限制。
上面这张图片，是《星际迷航》中对于曲率引擎的设定，2级曲率引擎就可以实现10倍光速，最强大的9.9999级曲率引擎可以实现199516倍光速，但是即使是在这部影视作品中，曲率引擎的等级也只是在9.99级左右，无法实现更高倍率的曲率。
对于现在的科学家来说，曲率引擎有很难问题无法解决，比如制造这个时空泡需要多大的能量，时空弯曲时造成的辐射应该怎么处理，在旅行结束后应该怎么退出时空弯曲的状态呢？这些问题都暂时无法解决。
即使是9.99级的曲速引擎，可以实现7912倍光速，宇宙对于我们来说仍然十分广阔，凭借这个速度，穿越银河系仍然需要整整10年。而在银河系之外的宇宙何其广阔？人类可观测的宇宙范围是900亿光年，银河系只有20万光年左右。在浩瀚的宇宙面前，9.99倍曲率引擎，仍然让科学家感到失望。
原因很简单，人类的寿命短暂，宇宙又太过广阔，即使是人类在未来真的可以和电影中想象的一样，实现9.99级的曲率引擎，面对无限的宇宙仍然不够用，有限的速度对比无限的时间，同时每个人的生命都是短暂的，面对百亿光年的宇宙，进行一次旅行可能就是数百甚至是上千年，因此数千倍光速仍然无法满足人类的需求。
虽然现在的人类离开太阳系还很困难，但是人类进入高速发展阶段只有短短的数百年，在几千年后，人类离开地球是一件必然的事情，但是人类又能去哪里呢？就算在未来我们可以利用曲率引擎进行超光速旅行，想要跨越无尽的星海仍然是一件困难的事情。
或许只有利用虫洞，进行瞬间的时空转移，才可以满足人类未来的发展需要。否则在无限的宇宙面前，超越光速后也很缓慢。
2、曲率驱动引擎是怎么一回事？人类能通过它突破光速吗
曲率驱动引擎是怎么一回事？人类能通过它突破光速吗？
在这个宇宙中，物理法则无处不在，它们约束着这个宇宙，按照一定的规则来运行。其中一个法则，是对速度的约束，那就是光速。
光在真空中的速度大约是30万公里每秒，这是宇宙中最快的速度。
爱因斯坦告诉我们：宇宙中没有什么可以加速到光速。可是，人类就是这样，从来都不信邪，才会有各种各样科学的突破。尽管从理论上来说，人们都理解光速的无法超越。可是，依然有人孜孜不倦，想要打破这个“规则”。
1994年，墨西哥物理学家明戈·阿尔库贝利提出了一种方案，或将解决光速限制的问题，那就是曲率驱动引擎，又叫曲率引擎。所谓的空间，是三维立体的，有长、宽、高三个维度，看起来是均匀分布的——这个看起来是没错的，如果空间不均匀，岂不是我们走到某个地方，就会被拉长或者压扁？科学家却告诉我们：空间确实不永远是均匀的，它有的时候是弯曲的。三维时空的弯曲也许难以理解，但是我们可以将三维空间降维到二维平面来理解。
如果有一张平铺的网，它就是二维的空间。如果你用力按住某一部位，它就会凹陷下去。凹陷的多少，被称作它的曲率，这取决于你用多大的力来按它。
或者形象地来比喻，假如你驾着一只小船在河上滑行，结果突然小河到了尽头，前面是一个巨大的瀑布。然后你和你的小船在瀑布处坠落，下落的速度将会远远超过滑行的速度。同样的，在宇宙中，如果找到三维时空的“瀑布”，或者说它的“凹陷”处，借助时空的弯曲，就可以实现超高速运行。
而宇宙中，空间的分布非常诡异，每一处都不算是绝对“平整”的。因此，为了能够实现更好的加速，还需要把后方的空间“拉成”平整的。那么，这个方法为何被认为是突破光速的解决方案呢？科学家指出：和以往其他的加速原理不同，本质上来说，曲率驱动引擎的能量并非是用于加速航天器本身，而是制造一个可以加速的环境。还是以小河划船的例子来说明：一个人划船的速度，可能只有10公里的时速，不论他吃了多少饭，哪怕打了兴奋剂，也不会超过15公里。
而如果滑到瀑布边缘开始下落，按照牛顿定律简单计算，只需要半秒的时间，就超过这个速度了。因此，曲率驱动引擎并非是简单地给航天器加速，所以原理不同。而在曲率驱动引擎所在的空间内，它并没有超过光速，只是随着空间的扭曲而变化，就和宇宙边缘的膨胀速度可以超过光速一样的原理。而且，这样一来，航天器飞行所需要的能量，也可以大大减少。
比如我们想去火星，可以在地球和火星之间将空间扭曲，然后航天器通过“坠落”的方式，“掉”到火星，就非常快了。2012年9月14日于美国宇航局约翰逊空间飞行中心举办的星际飞船100周年研讨会上，该局科学家哈罗德·怀特对曲率驱动引擎做了预测，指出这种航天器应该是一个环状的结构，类似于甜甜圈的外形。对于曲率驱动引擎，刘慈欣在《三体》中也有描述。看起来，它或许真的是人类星际航行的一个解决方案。
目前，也有一些科学家在做相关的研究，约翰逊空间飞行中心也正在实验室研究曲率场干涉仪。
三体中的曲率驱动是个啥？这可能是人类“越狱”的唯一希望
太阳系直径约1.9光年，离我们最近的星系有4.2光年，而我们连上火星都还费劲。我们的飞船太慢了，太阳系就像座监狱，剥夺了人类 探索 宇宙的自由！ 我们都知道， 根据相对论，速度越快，质量越大。
根据牛顿第二运动定律，物体的加速度等于受到的力除以质量，如果当速度增加，为保证物体持续加速，所施加的力就必须也增大，至此，问题来了，如果物体的速度要达到光速，那么质量就会是无限大，需要的力也必须无限大，但是我们永远也无法找到无限大的力，所以物体的速度永远不可能达到光速。
为了能绕过牛顿第二定律与广义相对论，曲率驱动几乎成了我们唯一的救命稻草。 三体中的曲率引擎 三体给了一个物理原理类似的实验可以让曲率驱动变得通俗易懂。首先，折一只纸船，并在船尾穿一个孔，塞入一小块肥皂，再将船放到水中。 因为肥皂溶解于水，降低了船尾的水面张力，小船则被前方较大的张力拉过去， 小船会自动向前航行。
曲率驱动与此相似。 像水面一样，时空也是凹凸不平的，一艘处于太空中的飞船，如果能够用某种方式把它后面的一部分空间烫平，减小其曲率，那么飞船就会被前方曲率更大的空间拉过去 。曲率驱动不可能像空间折叠那样瞬间到达目的地，但却有可能使飞船以无限接近光速的速度航行。
你可以理解为飞船前方的时空弯曲得更厉害，后方的时空弯曲的则较少，因此飞船实际上会受到向前的引力，就像是被空间挤到前面去。 飞船通过某种方式持续地"烫平"身后的时空，而被烫平的空间无法复原，这就形成了曲率航迹。不过我们还是要注意，小说与现实还是有一定区别。
实际的曲率驱动概念 1994年，墨西哥物理学家明戈·阿尔库贝利首次提出了现实生活中曲率驱动的概念。 提出创造一种波来改变空间的几何形体的方法，这种波可以让太空船前面的空间收缩，而太空船后面的空间扩张。前后所连成的轴向即为船想要航行的方向。
这艘太空船则可以在一个平坦的空间中乘着波移动，这个空间被称为"曲速泡"。既然实际上船没有动，是时空发生了扭曲，由泡泡带着船走，而空间膨胀速度不受光速限制，所以广义相对论中对于物体速度不可超过局域光速的限制就派不上用场。由于无论是飞船本身还是上面的乘客都是处于同一个时空当中的，因此它们都会受到同样的引力，加速的时候自然不会产生过载。 我们知道有质量的物质会扭曲时空，宏观上表现为引力。
因此如果想让空间带着飞船走，务必要逆转这个过程，进而需要一种拥有负质量的"奇异物质"，宏观表现为"斥力"。 曲率引擎的假想机制暗示了负的能量密度，因此需要奇异物质才能使用。所以如果正确性质的奇异物质并不存在， 则曲率引擎就不能被建造出来。好消息是有实验证明这种物质确实存在。
负能量 负能量是带有负压强的，而且被实验观测证实。更有意思的是，通过对宇宙的观测发现，在整个宇宙的尺度内，只有这些负压强的能量才能产生"万有斥力"的现象。 1948年，荷兰物理学家亨利克·卡西米尔通过量子理论预言了一种负能量。想象一下， 把两块中性金属片放在真空中，彼此平行，然后慢慢靠近。
常识告诉我们，因为是电中性，又没有气压存在，两块板之间不会存在什么相互作用力，但事实上，当它们靠近微米级的距离后，会出现吸引力。 1958年，物理学家斯派纳在实验室率先观察到了这种力，证实了卡西米尔的预言。1996年物理学家们更测出了其精准数值。
在真空中，如果两块金属板的面积为1平方厘米，相距1微米，那它们之间的卡西米尔力约为10^-7N，大约等于一个直径半毫米的水珠所受重力。在亚微米尺度上，该效应导致的吸引力成为中性导体之间主要作用力。事实上在10纳米间隙上（大概是一个原子尺度的100倍），卡西米尔效应能产生1个大气压的压力。
卡西米尔最早对这种力的预言，其实是为了证明"真空不空"。这意味着在微观世界中，真空是一片沸腾的量子海洋，各种虚粒子对不断产生又不断湮灭，不断产生正负能量，又湮灭归零。负物质仍在搜索阶段，但卡西米尔效应证明负能量的确是存在的。 曲率飞船 阿尔库贝利设计的最早期的曲率驱动概念包括一个足球形状的飞船，其周围是一圈大型的环状结构。
这一环状结构设想是用某种奇异的物质建造的，它可以让时空在围绕飞船的四周发生弯曲。 对此，科学家们很快发现，想实现这种曲率驱动飞行将需要耗费极大的能量。为方便理解，要知道地球的质量所造就的时空扭曲仅提供了9.8m/s2的加速度，你可以想象接近甚至超越光速所需的时空弯曲，会需要耗费怎样的能量。
据估计，其能量需求几乎相当于将整个木星质量按照爱因斯坦质能方程全部转化之后所得到的能量。这等于是说曲率驱动是人类遥不可及的幻想。 即便如此，研究依旧在继续。 美国科学家哈罗德·怀特开始考虑，将围绕飞船的那个环状结构从原先的扁平状改为甜甜圈那样的"环形"，计算的结果显示这样一个装置的驱动所需能量仅相当于美国宇航局在1977年发射的旅行者飞船那样的质量按照质能方程转化得到的能量值。
另外，怀特还发现如果空间弯曲的强度可以随时间起伏变化，那么实现这一装置所需的能量将进一步减少。 不过现在还没有实验证明曲率驱动的可行性，一切还停留在理论阶段。人类被困在光速的囚笼里，仅仅离开太阳系也要飞近1光年远，我们永远也无法依靠牛顿到达系外星系。
如果人类真的想升级为星际文明，总要考虑这些看起来不可能的疯狂的想法。
曲率驱动超光速的原理是什么？
曲率驱动，是让一块空间运动起来，所以可以超光速。比如，一个塞满了石头的管子，里面的水流动的速度不能超过1米每秒。
那么，怎么让水流的速度超过1米每秒呢？办法就是，让整个管子动起来，把一段管子切下来，然后，可以用100米每秒的速度移动，这样，即使里面的水是静止的，它也超过1米每秒了。
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