深度科普：9.9级曲速引擎可达光速的3000多倍，为何科学家还嫌不够用？
宇宙的广袤无垠超乎人类的直观想象。
科学家推测可观测宇宙的直径约为 930 亿光年，银河系的直径大约在 20 万光年左右。
在这个庞大的星系中，包含了约 1000 亿到 4000 亿颗恒星，以及数量相当的行星、星团、星云和各种星际物质。太阳系，这个我们赖以生存的恒星系，距离银河系中心约 2.6 万光年，它在银河系中只是一个微不足道的小点，就如同沙漠中的一粒细沙。
但是，光速这个看似极快的速度，却成为了人类探索宇宙的巨大阻碍。
根据爱因斯坦的相对论，光速是宇宙中的极限速度，任何有质量的物体都无法达到或超越光速。这是因为，当物体的速度接近光速时，其质量会趋近于无穷大 ，所需的能量也会变得无穷无尽。
例如，在大型强子对撞机中，科学家们将质子加速到接近光速，但无论注入多少能量，质子的速度始终无法达到光速。这就意味着，对于拥有质量的宇宙飞船而言，想要以光速飞行是不可能的，更不用说超越光速了。
然而，人类对宇宙的好奇心和探索欲望从未被这道 “光速枷锁” 所束缚。
我们渴望了解宇宙的起源、生命的诞生以及是否存在其他智慧文明。为了实现这些目标，我们需要跨越遥远的星际距离，而以现有的速度限制，这几乎是不可能完成的任务。
以太阳系为例，即使我们以光速飞行，到达距离太阳最近的恒星 —— 比邻星，也需要 4.22 年的时间。而对于银河系中其他更为遥远的恒星系，甚至是河外星系，所需的时间更是漫长到难以想象。这使得我们在探索宇宙的道路上，面临着时间和距离的双重挑战。
为了突破光速限制，科学家们提出了一种极具创新性的设想 —— 曲率引擎 。
这一概念最初源于科幻作品，如著名的《星际迷航》系列，后来逐渐成为科学界研究的热点。曲率引擎的原理基于爱因斯坦的广义相对论，该理论认为，质量和能量可以弯曲时空。曲率引擎正是利用了这一特性，通过在飞船周围制造一个 “时空泡” 来实现超光速旅行。
具体来说，曲率引擎的工作方式是：通过某种强大的能量源，使飞船前方的空间收缩，后方的空间膨胀，从而形成一个时空的 “涟漪”，飞船就位于这个时空泡之中。
在这个过程中，飞船本身并没有直接加速，而是被时空泡带着前进，就像冲浪者在海浪上滑行一样。这种方式巧妙地避开了相对论中对物体速度不能超过光速的限制，因为真正移动的是时空本身，而不是飞船。从理论上讲，只要能够精确地控制时空的曲率，飞船就可以以任意快的速度前进，甚至超越光速。
在《星际迷航》的设定中，曲率引擎被分为多个等级，不同等级的引擎能够实现不同倍数的光速飞行。其中，9.9 级曲率引擎被认为是非常高级的阶段，它可以实现高达 3052 倍的光速 。
这意味着，如果一艘飞船装备了 9.9 级曲率引擎，它可以在极短的时间内跨越极其遥远的距离。例如，从地球到火星，以光速飞行需要数分钟到数小时不等，而使用 9.9 级曲率引擎，几乎可以瞬间到达。 这种速度的提升，对于人类的宇宙探索来说，无疑是一个巨大的飞跃，它让我们有望在有生之年抵达那些曾经遥不可及的星系。
尽管 9.9 级曲率引擎能实现 3052 倍光速，这一速度在人类日常生活的尺度下是难以想象的快。但当我们将视野放到星系层面，它的局限性便凸显出来。以银河系为例，其直径约 20 万光年。若一艘飞船以 9.9 级曲率引擎的速度飞行，穿越银河系所需时间的计算方式为：200000÷3052≈65.5（年） 。
也就是说，即便拥有如此高速的引擎，穿越银河系仍需六十多年的时间。这对于人类的太空探索计划而言，依旧是一段极其漫长的时间。想象一下，宇航员们在狭小的飞船中度过六十多年，这不仅对他们的生理和心理都是巨大的考验，而且在这漫长的旅途中，飞船还需携带足够的物资、能源以及应对各种未知情况的设备，这大大增加了星际旅行的难度和复杂性。
银河系在宇宙中只是一个普通的星系，而宇宙中星系的数量极其庞大。
根据目前的观测和研究，可观测宇宙的直径达 930 亿光年 ，其中包含了至少 2 万亿个星系。这些星系形态各异，大小不一，分布在浩瀚的宇宙空间中。与如此广阔的宇宙相比，3052 倍光速显得微不足道。
如果人类想要探索可观测宇宙的各个角落，以 9.9 级曲率引擎的速度，所需的时间将是天文数字。例如，要到达距离银河系较近的仙女座星系，它与银河系的距离约为 254 万光年，乘坐 9.9 级曲率引擎的飞船需要飞行大约 2540000÷3052≈832（年） 。
这远远超出了人类的寿命极限，也使得在一代人的时间内完成这样的探索几乎不可能。而且，这仅仅是可观测宇宙中极小的一部分，宇宙中还有无数更加遥远的星系和未知的区域等待我们去探索，9.9 级曲率引擎的速度显然无法满足人类对宇宙全面探索的渴望。
还有，人类的寿命是有限的，目前人类的平均寿命在 70 - 80 岁左右，即使在未来通过科技手段有所延长，也难以与星际旅行所需的漫长时间相比。面对动辄需要数百年、上千年的星际航行，9.9 级曲率引擎的速度无法让人类在有生之年完成深度宇宙探索。
这就意味着，即使我们拥有了这样的超光速引擎，也很难亲身到达宇宙中那些遥远的地方，去亲眼目睹其他星系的壮丽景象，去探索宇宙深处的奥秘。例如，从地球出发前往距离我们约 1000 光年的一颗恒星，即使以 3052 倍光速飞行，也需要大约 1000÷3052≈0.33（年） ，即约 4 个月的时间。
对于一次太空任务来说，这仍然是一个相对较长的时间，而且这只是一个相对较近的目标。如果是更遥远的天体，所需时间将远超人类寿命，使得人类在宇宙探索中面临着无法跨越的时间鸿沟，这也进一步说明了 9.9 级曲率引擎在满足人类宇宙探索需求方面的不足。
因此，在对宇宙探索速度的不懈追求中，科学家们并未满足于曲率引擎，而是将目光投向了更具潜力的空间跳跃技术 。
这一概念同样源于科学理论与大胆想象的结合，其核心原理基于爱因斯坦的广义相对论以及量子力学中的一些前沿理论。空间跳跃的设想是通过在宇宙中的某一点打开一个类似于虫洞的时空通道，这个通道能够连接宇宙中两个极为遥远的位置，使物体在瞬间跨越巨大的距离，实现从宇宙一端到另一端的转移 。
与曲率引擎不同，空间跳跃并非依赖于连续的速度提升来缩短旅行时间，而是直接打破了空间的常规限制，创造出一条 “捷径”，让星际旅行不再受限于漫长的路程。
从理论上来说，空间跳跃技术具有诸多优势。
首先，它极大地缩短了星际旅行的时间 。例如，若要前往距离银河系数百万光年的星系，使用 9.9 级曲率引擎可能需要数百年甚至上千年的时间，但通过空间跳跃，理论上可以在瞬间完成这一旅程。这使得人类能够在短时间内探索更广阔的宇宙空间，大大增加了宇宙探索的效率和范围。
其次，空间跳跃技术对飞船的能量需求模式与曲率引擎不同。曲率引擎需要持续消耗大量能量来维持时空泡的稳定和推动飞船前进，而空间跳跃一旦成功打开虫洞通道，飞船穿越虫洞所需的能量相对较少 。这意味着在能源利用方面，空间跳跃技术可能更加高效，减少了对巨大能量源的依赖，为长期的宇宙探索提供了更可行的能源解决方案。
然而，实现空间跳跃技术面临着诸多巨大的困难和挑战。其中，最大的难题之一是如何制造和稳定虫洞 。
根据爱因斯坦的理论，虫洞是时空的一种特殊结构，它的存在需要巨大的引力场或能量场来维持。在宇宙中，自然形成的虫洞可能极为罕见，并且非常不稳定，存在时间极短，可能在瞬间就会消失。要实现空间跳跃，科学家需要找到一种方法来人工制造虫洞，并确保虫洞在足够长的时间内保持稳定，以便飞船能够安全穿越。
这需要对引力、时空结构以及量子力学等多个领域有更深入的理解和突破，目前我们还无法做到这一点。此外，虫洞的入口和出口位置难以精确控制 。即使能够制造出稳定的虫洞，如何确定虫洞的两端连接到宇宙中的哪些位置，以及如何确保飞船能够准确地进入和离开虫洞，都是尚未解决的问题。如果虫洞的出口位置随机或无法预测，那么空间跳跃技术将变得非常危险，甚至可能导致飞船迷失在宇宙中。
从能量需求来看，打开和维持虫洞所需的能量远远超出了人类目前的技术水平 。
科学家估计，制造一个足够大且稳定的虫洞所需的能量可能相当于整个星系的能量总和。以人类目前对能源的利用和开发能力，距离获得如此巨大的能量还相差甚远。此外，空间跳跃技术还涉及到一些未知的物理效应和风险 。
例如，穿越虫洞可能会对飞船和宇航员产生未知的影响，如时间扭曲、引力潮汐力等，这些效应可能会对生命和设备造成严重的威胁。而且，由于空间跳跃技术涉及到对时空结构的直接干预，可能会引发一些意想不到的后果，如对宇宙中其他天体和物理过程产生干扰，这些都是在研究和发展空间跳跃技术过程中需要深入探讨和解决的问题。
