在《三體》《星際迷航》科幻作品中，主人公可以依靠曲速泡、曲速引擎等超光速推進裝置實現星際旅行，而在現實生活中，離我們最近的恒星是比鄰星，它距離地球約40萬億公里，即使乘坐人類史上最快的航天器，到達比鄰星也需要1.8萬年時間。

國際知名期刊《歐洲物理雜志C輯》日前報道稱，美國物理學家哈羅德·懷特率領團隊在真實世界中發現了一個曲速泡。有人認為，這一發現為想要制造一個曲速旅行航天器的人打開一扇門。曲速泡能助我們實現星際旅行夢想嗎？人類探索太空的速度瓶頸如何打破？南京航空航天大學理學院教授李晉斌應邀進行了科普。

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曲速泡是什么？在時空波谷上運行

一艘宇宙飛船在太空中超光速行駛，它的前方空間被不停壓縮，而后方空間看上去在不斷伸展，就像在后面吹出一個氣泡球將飛船往前擠，“裹挾”著飛船向前運動。

李晉斌告訴記者，這個科幻小說的典型場景并非沒有物理依據。埃爾庫比（Alcubierre）基于愛因斯坦的廣義相對論提出了曲速驅動的概念，通過時空的塌陷，實現“翹曲飛行”——在飛船里的航天員會認為自己靜止不動，而周圍的一切卻以一種速度勻速向后運動，因此，在離飛船非常遠的人看來，飛船的速度可以超過光速，甚至是光速的若干倍。

懷特團隊做了一些數值模擬，預言在某種特定的微結構下可以給出負的能量密度分布，這有些類似于維持曲速泡所需要的負能量。但是其能否跟曲速泡或曲速引擎聯系起來，還有待研究。

曲速飛行有理論可能性嗎？

如果你騎著光去旅行，會看到什么？“同時看到一個人的后腦勺和臉，正如馬格里特作品《The glass house》展示的那樣。”李晉斌表示，要實現曲速飛行，首先需要存在時空折疊，如果時空可以像一張紙那樣折疊起來，那么我們想從紙張一條邊走到與它相對的邊就不需要走過整張的紙面，而是從紙張這邊的邊緣一步跨越到紙張的另一邊。

“曲速推進系統依賴時空的膨脹和收縮，這一點并不違背已有的科學理論。”李晉斌說，廣義相對論認為，當物體具有質量時，引起其周圍的“時空”彎曲，并且引力的強度根據時空的變形程度來確定。“這種力的幾何化圖片，我們在很多科學場館都會看到。包括很多藝術作品中，畢加索的《阿維農少女》就在畫面中增加了時間的維度，展現了四維時空。”

2016年，激光干涉引力波天文臺（LIGO）發現了兩個黑洞融合產生的引力波，并且引力波以一種可測方式在宇宙中傳播，這也同時證明自然界存在打造曲速引擎的基礎：時空的膨脹和收縮。

我們距離曲速飛行還有多遠？

實現曲速飛行的難度在哪？“首先要制造時空扭曲。”李晉斌說，阿庫別瑞1994年提出的使時空扭曲的具體設想，可達到能以任意“速度”飛行的效果，但是這一時空結構（指曲速泡）需要具有負能量的奇異物質來維持。我們熟知的正能量推進飛行器，其移動速度永遠慢于光速。為了超越光速，負能量不可替代，科學家們在自然界中尋找負物質的努力迄今為止尚無結果，其也尚未被證明存在，這和蟲洞遇到的情況一樣。

雖然曲速引擎開發很難，但許多科學家正在另辟蹊徑，此次懷特發現的曲速泡還只是一個納米級的曲速泡，但已經吸引了科學界的強烈興趣。在采訪中懷特曾表示，通過定制的卡西米爾腔的數值分析，確定了一個可制造的納米微結構，預測它將產生一個負的真空能量密度。

“直到目前，打造曲速泡所需的正能量和負能量數量，仍是曲速引擎夢的最大挑戰。”李晉斌說，除了曲速引擎，科學家們考慮的星際通訊還有量子糾纏和中微子，在一個科技快速推動的社會里，我們不能一口否定“翹曲飛行”的可行性，畢竟5000年前古人也無法想象超光速飛船，世界上許多重大科學發現和成果，也是在一步步靠近的，所以保持開放的思想十分必要。”李晉斌表示。

揚子晚報/紫牛新聞記者 楊甜子

校對 王菲