《我和我的家乡》外星人篇：曲率引擎技术是什么？ 外星人有关吗

前几天和朋友一起看了《我和我的家乡》，有笑有泪，实在令人动容。我也不是影评人，没法对影片进行评价，大家也不愿意看我这个业余人士搞影评。

不过，在外星人的片段中，《流浪地球》导演郭帆客串了一个片段，对“飞碟”进行了一番“认真”的分析。在这里，他提到了一个词：“曲率引擎技术”。为了蹭一下热度，顺便做一下科普，同时也给大家解开一些可能存在的疑惑，咱们今天就来聊一聊这个曲率引擎技术到底是什么。

无法突破的光速

一百年前，爱因斯坦在他的相对论中指出：宇宙中最快的速度就是真空中的光速，也就是大约每秒30万公里。一个物体的质量随着速度的提升会不断增加，而质量的提升会直接导致加速所需要的的力更大。因此，只要一个物体具有静止质量，那么随着它的速度越来越接近光速，加速所需要的力也不断增加，直至无穷大，这就是有质量的物体无法达到光速的原因之一。

光速的限制，对于人类来说是绝望的。

即使是我们达到了光速，这个宇宙也是无法突破的。拿距离太阳系最近的比邻星来说，它和我们的距离大约是4.22光年。哪怕我们以光速前往比邻星，都需要4.22年的时间才可以到达，返回地球还需要这么长的时间。

这还只是最近的恒星。整个银河系的跨度，已经远远超出了光速能触及的范围。根据目前的研究，银河系的半径甚至有可能达到了10万光年。如果真的是这样，那么就算是以光速飞行，想要突破银河系也需要10万年的时间。且不说世界上没有人能活这么久，就算未来的人能够永生，又有什么信息能够历经10万年甚至20万年的传递后还有效呢？

因此，很多人都相信，光速是限制人类发展的一个牢笼。在这个法则之下，我们恐怕将永远被局限在一个有限的范围内。因此，除非想到突破光速的方法，否则人类将会遇到一个瓶颈，最终停滞不前。

可是，爱因斯坦的相对论说得明明白白：光速是无法突破的。难道我们只能绝望地认识到：人类终究将遇到科学发展的天花板吗？

超光速膨胀的宇宙

令科学家惊奇的是，爱因斯坦的相对论没有任何问题。可是，他们还是在宇宙中发现了一些超光速现象。尽管大部分现象都得到了很好的解释，但还有一个现象是无法解释的，那就是宇宙的膨胀速度，利用红移技术，天文学家发现宇宙边缘天体的退行速度超过了光速。其他的超光速现象都被科学家证明是视觉的误差，但宇宙膨胀速度是实实在在超过了30公里每秒。那么，问题究竟在哪呢？

原来，这些宇宙边缘天体的退行速度来自于宇宙的膨胀，而宇宙的膨胀是空间的膨胀。也就是说，这些天体虽然也在退行，但它们也随着空间的膨胀而运动。这就像是气球上有两只蚂蚁，它们本身朝着相反的方向运动，但是随着气球不断膨胀，它们之间距离增加的速度远超过原本的运动速度。

当然了，按照常理来说，两个速度的叠加应该遵从洛伦兹变换的法则，最终还是无法超过光速。但是，空间本身没有质量，又不携带信息。因此，它并不受到速度的限制，这就使得这些天体看起来以超光速的速度远离我们，而实际上它们并没有违背相对论。

这就有意思了，人类最擅长的就是像自然学习。因此科学家也在思考：我们是否可以利用这个原理，让航天器也超越光速呢？

曲率驱动引擎

我们在自己周围的宇宙空间，自然享受不到空间膨胀速度带来的优势。不过，如果我们能够主动扭曲周围的时空，那么就可以自己享受自己创造的条件了。

举个例子:假设你有一辆车，它的极限速度是300公里每小时。那么，不论你怎么踩油门，它都不可能超过这个速度。但是，曲率驱动引擎可以让它就像是开到了一个巨大的下坡路段，虽然车的引擎马力有限，但是在重力的作用下，车就可以加上下滑的速度，突破速度的极限。

在时空之中，我们创造的“下坡”就是一种更高维度的坡度，也就是时空的曲率。只要曲率足够大，就能够给人类的飞行器提供足够的“下落”速度。因此，这种穿越星际空间的速度被称为曲率驱动引擎。

同样是根据爱因斯坦的相对论，产生时空曲率的条件之一，就是质量。时空中的质量就像是一张网上的球，球可以压得网凹陷，质量也可以扭曲时空，并且质量越大，扭曲越严重。理论上不论多大的质量，都可以造成时空的扭曲。但是对于我们来说，只有天体这样的质量才能够产生足以被我们检测到的扭曲，其质量最少也要和太阳差不多才行。

除此之外，墨西哥物理学家明戈·阿尔库贝利提出：我们可以设计一种环形的飞行器，来实现制造时空曲率落差的想法。他认为：这种飞行器能够缩短自己前方的空间，拉伸自己后方的空间，就可以实现不受限于光速的旅行。不过，这对于科技的要求非常高，甚至可能需要传说中具有负质量的物质。然而，负质量究竟是否存在，却是一个未知数。

换句话说，曲率驱动引擎的本质不是让物体超越光速，而是忽略光速，或者说绕过光速。它并没有单纯地增加速度，还缩短了路程。

当然，除了曲率驱动引擎之外，还有一种可以忽略光速的方法，那就是虫洞。虫洞同样是爱因斯坦提出的一种理论，如果我们能够将两个原本距离极其遥远的空间点通过时空扭曲连接在一起，就能够创造虫洞。听起来，虫洞和曲率驱动引擎有点类似，但是也并不完全相同。不过，虫洞的稳定性一直是一个难以解决的问题，这也是科学家目前面临的一大难题。

在光速的限制下，人类如何能够实现星际旅行，将决定人类最终的命运。如果我们始终找不到突破光速封锁的方法，那么人类将很容易触及到科学的天花板，最终接受宇宙的统治。如果我们能够突破光速，那么或许将可以改变宇宙的命运。

不过，以我们目前的科技来看，真的很难说曲率驱动引擎或者虫洞能否实现。我们想看看外面的宇宙，希望科学家们能够找到方法，让人类突破光速设下的牢笼。