科学家称：光速旅行是可能的

新数学，旧构想：为什么这一说法至关重要

近期头条新闻中出现的“科学家称：光速旅行可行”这一说法，反映了语气的转变。几十年来，超光速旅行要么存在于理论论文的代数运算中，要么存在于科幻小说的推进幻想里；本周，随着一系列同行评审的模型和实验模拟展示了在物理上与 general relativity（广义相对论）相一致的曲速泡度规，同时对推测性的“负能量”依赖大大降低，这一界限正在缩小。这些进展并不意味着明年就会有星际飞船飞离近地轨道，但它们确实改变了研究人员在处理该问题时确定实验、模拟和资金优先顺序的方式。

从根本上说，这个构想描述起来很简单，但实现起来却极其困难：你不是在空间中以快于光速的速度移动，而是重新排列空间本身，从而使 A 点和 B 点之间的距离缩小。Miguel Alcubierre 在 1994 年提出的度规将这一直觉正式化，提出了一种在飞行器后方扩张空间、在前方收缩空间的时空几何结构。最近的研究产生了替代度规和物理模型，它们遵循了人们曾经认为会导致曲速驱动无法实现的能量条件，这重新引发了关于将理论转化为实验室测试并最终转化为推进硬件需要哪些突破的讨论。

重新引起的关注来自多个方向：某些曲速解遵循公认能量限制的正规证明；在微观尺度上重现时空弯曲特征的实验室模拟装置；以及对高密度、可控能源的更广泛探索，这些能源原则上可以提供这些度规所要求的巨大质能预算。总的来看，这些工作将问题从“数学上允许吗？”转变为“什么样的工具和能源能使其在工程上可行？”

为什么科学家现在说，光速旅行是可能的

近期的论文认为，最明显的障碍——对奇异负能量的需求和令人望而却步的巨大质量——可以被规避或大幅减少。其中一类结果展示了孤子型曲速泡，它们可以在不违反 general relativity（广义相对论）所使用的弱能量条件的情况下保持形状并传播。另一种方法则重新界定了问题：不是试图让飞船漂浮在弯曲空间的“气泡”中，而是构建并操纵可以组合或缩放的微小时空畸变（气泡）。

这些结果并非细微的调整，而是对问题进行的算法和数学上的重组，改变了哪些部分看起来是不可能的，哪些部分看起来是工程挑战。至关重要的是，几个团队已在同行评审期刊上发表文章，证明存在物理上一致的度规，且不需要像 Alcubierre 最初的论文那样依赖未经证实的负质量物质。简而言之，“科学家称光速旅行可行”这一说法指的是科学态度的转变：现在已经存在可行的数学解，其剩余的障碍是资源和技术工程问题，而不是对已知物理定律的直接违背。

能源与 dark matter：光速旅行可行，科学家寻求“圣杯”

能量是近期研究中反复出现的主题。早期的曲速度规需要天文数字般的负能量密度——其数量级相当于行星或恒星的质量。更近期的解决方案压缩了这些要求，但其数量级仍然让当今最大的发电厂相形见绌。这促使研究人员提出了一个务实的问题：目前处于理论阶段或正在积极探索的哪些能源，能够被缩放并利用于时空工程？

有两个答案被不断提及。首先是核聚变：几个小组指出，如果能将曲速度规带入核聚变反应堆级的能量范畴，那么现在看起来需要几个世纪的任务可能缩短到几十年或几年。核聚变是一项主流工程挑战，拥有巨大的全球投资；它的最终成熟将消除一个主要障碍。第二个更具推测性的候选者是 dark matter（暗物质）。大众报道将 dark matter 称为“无限能源”，一些物理学家指出，如果发现暗物质能够自湮灭或具有可利用的相互作用，它可能会成为一种极高密度的能量储存。这距离现实还很遥远——暗物质的组成仍然未知——但这一前景已成为曲速讨论的一部分，因为它解决了核心瓶颈：原始的、可控的能量。

需要明确的是：暗物质路径是假设性的。深地氙和锗探测器等实验项目正在试图确定暗物质的粒子性质。如果成功，这将是基础物理学的地震级发现，并原则上改变推进思维。在此之前，核聚变仍然是实现某些现有物理一致曲速度规所需能量缩放的最现实阶梯。

实验室模拟装置、模拟工具与实验进展

进展并不仅仅是理论上的。几个实验室已经建立了桌面级或流体动力学模拟装置，用于模拟时空弯曲的特定特征，团队还利用激光、声波和凝聚态设置来探测能量密度如何重新分布。这些实验并不会在相对论意义上创造曲速泡，但它们测试了度规可能实现的数学机制，并作为模拟工具的可靠性检查。

与此同时，软件工具包和公开应用让研究人员能够输入曲速度规，并立即查看它们是否违反能量条件或包含内部矛盾。这缩短了数学与社区验证之间的长期反馈循环，并加快了新度规的测试速度。今年引起轰动的几篇论文也受益于这些模拟框架，证明了某些设计至少是自洽的，因此值得进行后续的实验室工作。

所有这一切都很重要，因为实验验证——即使是小规模的、非相对论性的模拟装置——是物理学从构想转向工程问题的途径。科学界现在对待曲速研究的态度，就像对待其他跨越数十年的事业一样：渐进式、国际协作，且对死胡同持包容态度。

使超光速旅行仍遥不可及的障碍

即便有乐观的基调，障碍依然巨大且具体。首先是能量规模：除非发现新物理学或新燃料，否则物理上一致的度规所需的质能量级仍比当前的工业能力高出许多个数量级。其次是控制与导向：曲速泡是一个弯曲空间区域，无法简单地从内部发出信号，这引发了关于如何瞄准、制动或中止旅程的问题。第三是安全性：模型预测在气泡壁处存在剧烈的梯度，这意味着与尘埃或星际粒子的碰撞可能对即便受保护良好的飞船产生灾难性影响。

还存在观念和制度上的障碍。大部分曲速研究的资金来自小团队、私人实验室和慈善捐赠，而非大型、持续的政府项目。这意味着进展可能是零星的，取决于偶然的发现，正如历史上许多领域所发生的那样。最后，在出现可控时空弯曲的明确实验演示之前，不太可能出现广泛的、高层级的投资。

这些说法有多可靠——什么能让它们成为定论？

当前这股浪潮的公信力建立在两个支柱之上：同行评审论文中的数学是正确的，以及实验室模拟装置重现了必要的机制。在一定程度上，这两个支柱都已经到位。来自知名机构的多个研究小组已在期刊和预印本上发表了物理一致的度规；独立团队提出了消除对奇异负质量需求的备选度规。实验室模拟装置虽然不是航天器级曲速泡的证据，但提供了独立的实验证据，证明该构想的组成部分在物理上是有意义的。

然而，决定性的转折点将是宏观可控时空形变的实验演示，或者是发现一种能够将电力需求降低到工程范畴的新型、高密度、可操纵的能源形式。探测到具有能量提取特性的暗物质粒子也将改变游戏规则。在这些情况发生之前，“科学家称光速旅行可行”这一说法意味着问题已从纯理论转向理论加切实的工程目标——但尚未转化为迫在眉睫的工程交付成果。

这项研究的后续走向

预计会出现一条务实的管道：更多的模拟工具包、更多的小规模 analogue experiments（模拟实验），以及对核聚变和暗物质候选者等能源的持续研究。研究人员还将敦促引力波天文台和高频探测器寻找与曲速泡动力学一致的特征——这并不是因为这些探测器是为寻找曲速驱动器而建造的，而是因为某些提出的特征可能与其他科学目标重叠（例如，寻找微小的原生黑洞）。简而言之，进展将来自跨学科工作，即相同的仪器可以服务于多个科学项目。

如果以史为鉴，时间线将会很长。许多从事曲速度规研究的科学家公开表示，任何实际的星际推进都需要数十年或数百年的前景。然而他们也强调，在数学、实验和能源技术领域建立基础，正是任何变革性能力所需的耐心、跨代工作。

来源

• Classical and Quantum Gravity（关于物理实现曲速度规的同行评审论文）
• Applied Physics / Applied Physics (Applied Physics Laboratory) 关于曲速度规和模拟的研究
• Limitless Space Institute (Harold "Sonny" White 的研究及曲速场力学报告)
• NASA Eagleworks Laboratories（曲速场力学及相关白皮书）
• Instituto Superior Técnico (José Natário 关于曲速度规的数学论文)
• Pacific Northwest National Laboratory (Erik Lentz 关于孤子曲速解的研究)
• Monash University (Alexey Bobrick 关于亚光速/物理曲速度规的研究)
• 中国锦屏地下实验室（PandaX 和 CDEX 暗物质探测项目）
• Fermilab 与 University of Chicago（与暗物质相关的宇宙学和粒子物理学专业知识）
• LIGO 和 LISA 引力波天文台项目（适用于奇异时空事件的探测技术）