星際迷航中的曲率航行是否和翹曲空間有關,理論上是否可行,能達到多大的速度?


謝邀。
更新三張圖,手機黨慎入

星際迷航中的曲率飛行按我的理解是:
首先,在宇宙飛船周圍創造出了一種正常時空的人工「氣泡」,使飛船相對於正常空間隔離起來。

This reaction creates highly-energetic plasma known as electro-plasma, a type of matter with its own magnetic field, which reacts with the starship"s warp coils. The warp coils are typically enclosed in what the "Star Trek" writers call a warp nacelle. The whole package creates a "warp field" or "bubble" around the Enterprise, allowing the ship and its crew to remain safe while space manipulates around them.[3]

這個人工「氣泡」就是星際飛船的電磁場,用於保護船員。它的存在在哪裡可以求證呢?
在星際迷航系列裡,在發生飛船之間的戰鬥時會看到船體受損,但只要動力部分沒有受到損害,即便船體破了個大窟窿,船內的人也不會被吸到船外去。這是因為在船體表面有一個「氣泡」隔離了船內和船外的空間。(具體哪一部的哪一個片段有這樣的場景我記不清了)

以下是我在how stuff works網站上找到的圖片[3]

上圖的意思是:
在氣泡外,氣泡遠離氣泡後方的空間,並將氣泡前方的空間拉到氣泡附近;
在氣泡內,飛船向前移動。
整體上的感覺就是氣泡隨著飛船在向前移動,空間相對氣泡向後移動,於是氣泡相對於空間就向前移動的速度是氣泡(飛船)移動速度+空間移動速度。

上圖表現的是進取號的翹曲立場。在進取號後方的力場舒張,前方的力場收縮。更直觀的印象見下圖。

用文字描述就是:
在進入曲率飛行狀態之後,像把一張紙對摺使紙上的任意兩個點歸於一處一樣,曲率引擎將空間上的兩個點耦合於一處。
耦合的過程,飛船便隨著空間氣泡從空間一點移動到了另外一點。
再之後,被對摺的空間恢復原狀,飛船便完成了一段曲率飛行。
如此循環往複,便是星際迷航內的曲率飛行。而曲率飛行的速度取決於空間對摺的廣度亦或者曲率引擎對摺-恢復空間的頻率。
按照這個理論,實際上能夠達到的速度是近於無限的。也就是可以在瞬間從宇宙的一點到達另外的任意一點。

物理界有一個曲速引擎理論——阿庫別瑞引擎[1]。它的工作原理與我理解的星際迷航的曲率航行有所不同。
阿庫別瑞引擎的航行原理是,飛船前方的空間收縮而後方的空間擴張,前後所連成的軸向即為船想要航行的方向。
船在一個區間內乘著波動前進,這區間稱為「曲速泡」,是一段平坦時空。
既然船在泡泡內並不真的在移動,而是由泡泡帶著船走,廣義相對論中對於物體速度不可超過局域光速的限制就派不上用場。
因此便可以進行超光速飛行。
按照這一概念打造的宇宙飛船,將能夠實現10倍光速左右的宇宙航行速度,而且不破壞光速限制。[2]

是不是有點眼熟?沒錯!看到這裡我不禁想起了劉慈欣《三體》里的光速飛船!它的曲率引擎的就是阿庫別瑞引擎!
(題外:不過按劉慈欣所述,若進行曲率航行,被扭曲的空間將變成低光速區而無法恢復。而之所以光速只有30萬千米/秒,也有可能是因為更高維的生物或高等級文明進行過曲率飛行使得光速如此之慢)
[1]阿庫別瑞引擎.維基百科
[2]阿庫別瑞引擎_百度百科,阿庫別瑞引擎最新設想
[3]HowStuffWorks "The Warp Drive"


是曲速不是曲率謝謝
以下出自《聯邦星艦進取號完全圖解》


星際迷航是用的曲速引擎,不是三體的曲率引擎


曲速10,突破了時間,你可以在任何時間同時處於任何地點,你是神。


想像一個物體,一直朝著一個方向下落,由於周圍是宇宙空間,阻力基本為零,最終速度會無限接近光速。基本原理是用某種設備使空間扭曲到一定程度,產生足夠大的曲率,由此依靠引力,最終使一個飛行器一直朝著一個方向「下落」。

目前物理還沒弄清楚重力的本質是什麼。行星之間計算萬有引力的公式

和電子斥力的計算公式非常像。F=kQ1×Q2/rˇ2。

另外,大牛麥克斯韋方程組證明電場與磁場相互轉化中產生的對稱性優美,但是實驗以及其他理論(目前據我所知)都沒有能夠揭示引力、磁場、電子斥力之間的關係和本質。

雖然相對論證明了大質量物體能夠導致空間扭曲,而引力強度是空間扭曲的直觀形式,但是質量和力場之間的轉換是如何實現的?

質能方程也只是揭示了質量和能量之間存在的關係,但是質量怎麼變成能量的,中間的轉化也沒有弄清楚。

接著是幾個常量,e,i,C等等,為什麼這些常量是這個值?而不是其他值?光速為什麼不可變?

還有哲學關於時間、空間的討論,正如愛因斯坦而言:質量就是能量,能量就是質量。時間就是空間,空間就是時間。但是這等於什麼都沒說。

如果上述問題能夠解決,理論上可以實現曲率航行,甚至把空間撕扯破裂,創造蟲洞。

以上,文科回答立刻問題肯定會不完整,如果有不足的地方歡迎指正。


曲速航行實際上有好幾個版本甚至同一部中的不同集數曲速航行的原理也有所衝突,這個原因可能和當時劇本的作家不是一個人有關,有很多著名科幻作家如阿西莫夫都曾經寫過star trek的劇本:
1.原始版本1
在這個版本中曲速就是光速的倍數,曲速航行就是簡單的超光速。還有另一個改進版,裡面速度是和曲速的三次方成正比。
2.原始版本2
這個版本的設定很有意思,設定認為宇宙是一個四維球體,正常空間是球體的表面空間,在這裡光速為1倍曲速,但是當曲速更高的時候,實際上飛船仍然是在以光速航行,但是進入了所謂的子空間,也就是球體的內部,曲速越大進入的深度越深,直到曲速十級,進進球心。這是飛船在正常空間的投影實際上就超越了光速。所以在這個設定中,曲速航行和空間有關但和翹曲空間無關。
3.現代版本
這個就是所謂的阿庫別瑞引擎,和翹曲空間有關。


星際迷航的曲速引擎是既壓縮前方空間,又擴展後方空間,可以超越光速;三體的曲率引擎是只燙平後方的空間,最大速度只能是光速,無法超光速。


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