標籤: 暫無標籤

曲速(Warp)與曲速引擎(Warp drive)有二重涵義,皆關於超光速航行。原先出現在科幻領域中的星際奇旅(Star Trek)之中,後來也涉及到理論物理的一種時空模型。 在科幻影片星際迷航(Star Trek)的虛擬宇宙中,曲速引擎是一種超光速(faster-than- light, FTL)的推進裝置。超空間引擎(Hyperdrive)與跳躍引擎(jump drive)是科幻中超光速航行會運用到的其他辦法。

1推導主題

運用空間彎曲(space warp)作為推進工具已成為一些物理學家(例如米給爾·阿庫別瑞)的理論推導主題(參見阿庫別瑞引擎),然而目前尚未有堅實的技術方法被提出,也不知道阿庫別瑞所提的效應理論上要怎麼引發。

2航行速度

曲速航行的速率通常以曲速層級(warp factor)代之。一般認為曲速1級是真空光速(c);更高的層級下,速率呈指數增加。原始電視系列劇的數個劇集曾設定了企業號冒著危險以高曲速層級航行,一度高到曲速14.6級("That Which Survives")。然而,任一曲速層級的實際速度從未在螢幕上顯明地被陳述,以作為經典紀錄。更甚者,各電視系列劇中航行時間與星際距離在陳述上,從未嚴格地保持一貫性(甚至是相當鬆散的)。
在了解這是個問題,也想 wanting to remove this plot element,
曲速引擎

  曲速引擎

《銀河飛龍》的創造者決定曲速10級應作為最大值。後台的星際奇旅術語建議將曲速尺標重新調整,將舊曲速6級變為新曲速5級,而曲速10級為無限大速度而無法達到。製作人指示船隻可以任意接近曲速10級,但就是無法到達剛好曲速10級。如此則貴族與旅人等生命體則能以相當快的速度航行,又可以迴避限制。舉例而言,據估計,旅人將企業號推進到曲速9.999996級的速度。而第四代電視系列劇《重返地球》中的劇集"Threshold"附議了這項設定,其中角色提到曲速10級的速度是不可能達到的,因為那是無限大的速度——但不管如何,隨後他們卻達到了,伴隨了快速地(反向)演化成兩棲類的蠑螈的副作用。(雖然許多影迷、製作人員,甚至是該集的編劇與製作人Brannon Braga普遍忽略該集的事件。)
一般普遍接受:以曲速航行的船艦不會感受到任何形式的時間展長;畢竟總體來說,曲速船艦與宇宙間沒有資訊交換。若船艦是採用衝量引擎,速度則為次光速(亞光速),會感受到時間展長,因為衝量式驅動的船隻仍處在正常時空連續體。也因為這樣,多數船隻會將衝量速度限制在大約四分之一光速。
超曲速(transwarp)被多次使用,指的是曲速引擎的高階形式,常為博格人所使用;但也是一項不成功的星際艦隊開發計劃的課題,出現在電影石破天驚中。如同欲進入曲速而不會用上無限多的能量,是要在星艦的周遭產生曲速場來突破光速障(在我們的宇宙中是個理論上不可能的事件);相似地,也需要超曲速場來達到非常高的超光速速率(使得船艦能在很短時間內橫越銀河等級的距離。

3虛擬宇宙

星際奇旅 中多個星球都有自己開發出曲速的發展歷史;在地球,曲速是由季弗蘭‧寇克瑞恩(Zefram Cochrane)所開發。在電影《戰鬥巡航》里提到的發明年代是:第三次世界大戰終戰後10年的2063年 ;但在原始影集《星際爭霸戰》里則暗示曲速科技更早些年就已經被使用,雖然證據不明。小說星際奇旅之栟際聯邦(Star Trek: Federation)則提到2061年寇克瑞恩發明曲速引擎。
其它文明,比如瓦肯人(Vulcan)或安多利亞人 則比地球更早發明曲速引擎,在地球始接觸外星文明的前期(例如:22世紀),這些 行星 的曲速科技也遠超前於地所能及,栔如最高可達 速度 與最高巡航速度。在星際奇旅 試映劇集 "The Cage"里,曲速被稱為「時間翹曲」(time warp)。這集里反應了時間障(time barrier)已被打破,但既然這些對話是 一群船隻失事的星際旅行者報告的新潿息,則不可能是指光速障的打破。(試栠劇集描繪了一堆事情是與後來影集不砸符的。) 曲速航行的速率通常以曲速堤級(warp factor)代之。一般認為曲速1級是 光速 (c);更高的層級下,速率呈 指數 增加。原始影集的數個劇集曾設定了?業號冒著危險以高曲速層級航行,一高到曲速14.6級(" That Which Survives ")。
然而,任一曲速層級的實際速度徠未在屏幕上顯明地被陳述,以作為經紀錄。更甚者,各影集中航行時間與映際距離在陳述上,從未嚴格地保持一負性(甚至是相當鬆散的)。在了解這是個問題,也想 wanting to remove this plot element,銀河飛龍 的創造者決定曲速10級應作為最大值?後台的星際奇旅術語建議將曲速尺標 新調整,將舊曲速6級變為新曲速5級, 曲速10級為無限大速度而無法達到。蠽作人指示船隻可以任意接近曲速10級@但就是無法到達剛好曲速10級。如此則 貴族 (星際奇旅) 與 旅人 (星際奇旅) 等生命體則能以相當快的速度航行,堈可以迴避限制。

4舉例

據估計,柵人將企業號推進到曲速9.999996級的速庠。而第四代影集重返地球中的劇集" Threshold (Voyager episode) "附議了這項設定,其中角色提到曲速0級的速度是不可能達到的,因為那是砡限大的速度──但不管如何,隨後他塹卻達到了,伴隨了快速地(反向) 演化成兩棲類的 蠑螈的副作用。(雖然許多影迷、製作人員 甚至是該集的編劇與製作人 Brannon Braga 普遍忽略該集的事件。) 一般普遍接:以曲速航行的船艦不會感受到任何 式的 時間展長 ;畢竟總體來說,曲速船艦與宇宙間栒有信息交換。若船艦是採用 衝量引擎,速度則為次光速(亞光速),會感受到時間展長,因為衝量式驅動的船隻仍處在正常時空連續體.也因為這樣,多數船隻會將衝量速限制在大約四分之一光速。

5超曲速

超曲速(transwarp)被多次使用,指的是栲速引擎的高階形式,常為 博格人 所使用;但也是一項不成功的.星際艦隊開發計劃的課題,出現在電影《石破天驚》中。如同欲進入曲速而不會用上無限 的能量,是要在星艦的周遭產生曲速場來突破光速障(在我們的宇宙中是個理論上不可能的事件);相似地,也需要趠曲速場來達到非常高的超光速速率(使得船艦能在很短時間內橫越銀河等級的蠝離。

6星際聯邦

實驗中的聯邦星艦精進號(NCC-2000) 在史戴爾斯(Stiles)艦長的領導下,成為聯邦對於超曲速技術的實驗船艦。雖焠在《石破天驚》的大屏幕上並未解釋,一般認為超曲速是傳統曲速引擎的快速版本。精進號首次操作測試會失敗,是因為史考提的暗中破壞,因此才能阻止精進號追預企業號。在電影邁入未來的事件中,精進號(在蘇魯艦長的領導下)已經改裝上標準曲速引 ,因此被認為超曲速測試是以失敗告。在2374年,聯邦星艦不屈號的船員被派任一項任務,前往研究聯頦領域中的稀有 子空間壓縮現象。原先希望對於這個異常現象的進一步研究,能夠引領創造出可用超曲速引擎。不幸地這項任務被 珍哈達 的攻擊所打斷,然而船艦由婕琪·戴克斯、麥爾斯·歐布萊恩、朱利安·巴希爾與武夫成功奪回。

7由來

德國一位不怎麼知名的物理學家海姆早在20世紀50年代就開始探索「超時空動力」的概念,他提出:「曲速航行」就是利用時空扭曲和時空跳躍實現超光速飛行。他認為強力磁場就可以製造引力場,以高速推動宇宙飛船。如果磁場足夠強大,宇宙飛船就可以進入一個比我們所在的時空更高的二度次空間,以超光速航行。當磁場一消失,宇宙飛船就會重返現在的時空。
海姆用「二度次空間」學說補充愛因斯坦四維時空說,因此,宇宙就變成了六維時空。在海姆看來,萬有引力和電磁力可以互相轉化,因此旋轉磁場將削弱地球引力,從而使得飛船能夠離開地面。
1957年當海姆公開發表自己的理論時,也曾轟動一時。但當時很多物理學家都表示難以接受,因為他們認為在當時的物質技術條件下,很難製造出那麼巨大的磁場。直到2001年海姆辭世,他的理論也隨之消聲滅跡。
奇怪的是半個多世紀過去了,到2005年德國薩爾茨吉特應用科學大學的物理學家豪澤與同事德勒舍爾共同撰寫了一篇,以海姆理論為基礎的實驗論文,探究「超時空發動機」製作的可行性。意想不到的是:突然被美國航空航天學會授予2005年度「核能和未來航空」項目大獎。與此同時美國空軍對能夠超越光速的「超時空發動機」表現出了極大興趣,並派代表與豪澤見了面。見面時豪澤強調計劃還處於相當初步階段,若證明理論可行,5年後便可建造測試模型飛船。
因此,美國航空航天學會頒發的這個論文大獎在全球物理學界引起了不小的震動,這一舉動等於認可了海姆理論的部分學說。接著美國能源部聖迪亞國家實驗室的太空動力研究員羅格·雷納德公開宣布:他們目前擁有一部X光發生器——Z機器——可以提供實驗所需要的磁場。他說:「即使實驗證明結論是錯誤的,在我看來,這也是個成功的實驗。」
「曲速航行」飛行原理及計算
眾所周知,愛因斯坦提到所謂的「四維空間」模型。我們所身處的三維宇宙空間也會向第四維(時間軸)彎曲,就好像二維空間的平面向三維空間彎曲,而形成一個球面一樣。現在如果把我們所身處的宇宙想象成這樣的一顆球,只不過是向時間軸彎曲,而不是向Z軸彎曲(如圖1所示)。那麼,我們所處的三維空間就是球體的最表面了。而從表面往球中心點算進去,這就是所謂的「二度次空間」(即子空間)。
如圖,假設從a點到b點距離為1800萬公里,飛船的飛行速度為10萬公里/秒,那麼所用時間就為1800/10=180(秒)。
假設從A點到B點距離為9000萬公里,那麼飛船從A點到B點的速度就是9000/180=50(萬公里/秒)。
也就是說,「曲速航行」的真實過程是這樣的:
(1). 飛船在A點起飛並開始加速;
(2). 飛船利用強磁場所產生的力場,向子空間跳躍,來到a點;
(3). 飛船在子空間飛行,從a點飛抵b點;
(4). 飛船取消強磁場,跳躍回正常空間,來到B點。
從結果可以看出,雖然飛船一直以未超越光速的10萬公里/秒飛行,但它從A點飛到B點的速度卻為50萬公里/秒,已經超越了光速。
這就是利用時空扭曲和時空跳躍達成的超光速飛行。而進行時空跳躍則需要巨大的力場,目前的觀點認為強磁場將提供這個力場。
下一篇[葉若林]

相關評論

同義詞:暫無同義詞