光速比看起来更近：科学家创造了第一个阿尔库比尔气泡

快乐探险家

2021 年 12 月 14 日

IPFS

科学家被金融绑架！首先我们学会爬>我们学会走路>然后我们跑！WARP DRIVE 是现实吗？超光速比看起来更近！

开始：

《星际迷航》中的另一项不可能的技术被证明是现实，而且比虚构更科学。由 DARPA 资助的科学家们创造了所谓的“翘曲气泡”——一个可以比光速膨胀或缩小的空间区域。这是由前美国宇航局曲速驱动专家哈罗德怀特报道的。

这是有史以来在实验室中创造的第一个真正的“翘曲气泡”。这至少证实了这是可能的。并且，根据怀特的说法，为那些希望创造第一个可变形航天器的人设定了一个新的视角。

哈罗德·怀特说：

我们的发现不是经线气泡的类似物，它是一个真实的、虽然适度且微小的经线气泡。这就是为什么它如此重要。

理论引擎比光速还快

哈罗德“桑尼”怀特博士

1994 年，墨西哥数学家 Miguel Alcubierre 提出了第一个数学上正确的 WARP DRIVE 方程。受到星际迷航飞行的启发，他概述了航天器的推进系统，该系统可以在不违反物理定律的情况下以超过光速的速度穿越太空。

Miguel Alcubierre (米格尔·阿尔库比埃)

该解决方案因其优雅的数学而受到称赞，但同时也因使用“电影系列中的科学”而被嘲笑，并在一个实际上似乎不可能的解决方案上浪费了多年的工作。

十年后，Alcubierre 的理论发生了重大变化，当时在 NASA 的怀特博士修改了最初的 Alcubierre 度量标准并将其转化为规范形式。

发动机设计的这种变化显着减少了对特殊材料的需求并降低了能源成本。然后研究人员和科幻迷看到了希望，真的 Warp Drive 可能有一天会成为现实。怀特的工作还导致对原始理论项目的非正式重命名：该概念现在更常被称为 Alcubierre / White Warp Drive。

从那时起，许多物理学家和工程师试图开发一种可行的 WARP DRIVE, 其中包括一整组国际研究人员，他们正在研究一种不需要任何奇怪物质的 Warp 驱动器。

然而，就像他们之前的阿尔库比尔和怀特一样，他们的概念迄今为止仍然完全是理论性的。但现在情况似乎发生了变化。

时间就是一切。尤其是当你的时间处于光速时

人们常说，时机就是一切。因此，当怀特博士开始他最新的由 DARPA 资助的研究时，他并没有想过要制造一个翘曲气泡也就不足为奇了。科学家们一直在研究卡西米尔空洞的几何形状（一种纳米结构，由导致两个金属板在真空中被吸引的效应产生）。

如果不深入研究卡西米尔空洞背后的复杂物理学以及在这些结构中观察到的奇怪的量子力，就可以说它们与曲速引擎的力学无关。

至少他们之前是这么认为的。但是怀特说他和他在 LSI 的团队对这项工作充满热情，DARPA 相信它有许多潜在的应用，甚至远远超出了目前的发现。

第一个翘曲气泡

结果，对翘曲气泡感兴趣并了解 Alcubierre 方程的少数科学家之一出现在正确的时间和正确的地点。他注意到他当前的项目与理论上能够以超光速行进的微型发动机之间存在惊人的相似性。

Alcubierre气泡的科学家验证和确认

在欧洲物理杂志上验证后发表的实际结果说：

When analyzing a related DARPA-funded project, evaluating the possible energy density structure present in the Casimir cavity, the predicted dynamic vacuum model, found a nanoscale structure that predicts the size of negative energy closely matches the requirements of the Alcubierre metric.

在与 DARPA 资助的项目相关的分析中，评估了动态真空模型预测的 Casimir 腔中存在的能量密度的可能结构，发现了一种纳米级结构，该结构预测负能量密度分布与以下要求密切匹配阿尔库比尔度量。

或者，简单地说，正如怀特所说，“据我所知，这是同行评审文献中第一篇谈论真实纳米结构的文章，该结构被预测为真实的，尽管适度的应变气泡。”

怀特说，这一意外发现不仅证实了所预测的翘曲气泡的“环形”结构以及其中存在负能量，还为其他试图设计的研究人员提供了一条潜在的途径，有朝一日甚至可以建造一艘真正的航天器能够通过扭曲自身周围的时空来移动。

“这种潜在结构将产生负真空能量密度分布，这与使阿尔库比尔空间变形所需的非常相似。”

前进的道路

为了评估潜力，怀特和他的团队设计了一艘可测试的纳米级“曲速动力船”。在向 AIAA（世界上最大的航空航天技术社区）发表演讲时，他解释说：

我们分析了发动机的一个玩具模型，它由一个直径为 1 微米的球体组成，位于一个直径为 4 微米的圆柱体的中心。她展示了三维 Casimir 能量密度，这与 Alcubierre 指标的要求非常相关。

这种定性相关性表明我们可以进行纳米级实验来尝试测量微小的特征。但到目前为止，我们清楚地看到了一个真实的，尽管尺寸非常小，变形的翘曲气泡。

怀特在 The Debrief 的一封电子邮件中跟进了这个想法：

我们已经可以为社区提供一个产生负真空能量密度分布的结构，非常类似于使 Alcubierre 空间变形所需的结构。

怀特说这样的微型电机已经可以生产了——使用 GT 3D 打印机，它可以在纳米级打印。

但目前，科学家们继续做他们获得资助的工作——研究卡西米尔腔的特性。其他人都可以为它们建造船只和缩放引擎。

对下一次实验的建议

怀特和他的团队甚至提供了进一步研究的方法。根据他们的说法，值得建立一个实验，其中包括几个由卡西米尔空隙产生的经线气泡，以链的形式一个接一个地站立。据他们说，这样的设计将有助于更好地了解曲速气泡结构的物理原理，以及飞船是否有朝一日能够穿越这种气泡内部的真实空间。

怀特在 AIAA 会议上解释说：

我们可以对这些小的纳米级应变气泡的光学特性进行研究。如果我们将它们大量组合在一起，我们可以大大放大效果，以便我们可以看到和研究它。

首先我们学会爬 > 我们学会走路 > 然后我们跑！

鉴于 DARPA 支付 LSI Eagleworks 实验室的费用来探索 Casimir 空腔，并且不会意外打开时空扭曲气泡，无论其（潜在）令人难以置信的后果如何，怀特和他的团队都不能放弃他们当前的项目。科学家已成为当前工作的人质。囚禁。因此，他们敦促其他科学家尝试实施经线气泡并测试其特性。由于 DARPA 归美国国防部所有，他们很难公开披露项目的结果。目前的突破是在夏初实现的，现在才能详细谈一谈。尽管事实上 Casimir 腔的研究没有被正式分类，这使得科学家们最终得以公开。

如果 DARPA 将资助 LSI 在纳米级经线动力航天器上的工作，那么我们将在很多年内都不会听到这样的项目。

毕竟，特别是考虑到这一发现的重要性及其潜在影响，怀特相信建造和测试他的迷你曲速飞船只是时间问题。在他看来，现在科学将以可变形航天器的形式缓慢但肯定地朝着目标前进。

当被问及经过测试的纳米级“飞船”能够以多快的速度扩展到真正可以飞入太空的东西时，怀特提出了一种更现实的研究方法：