哈罗德·怀特

物理学家

哈罗德·怀特（Harold•White），博士，美国物理学家。

研究简介

物理学家哈罗德·怀特于2012年将围绕飞船的那个环状结构从原先设计中的扁平状改为甜甜圈那样的“圆筒形”，计算的结果显示这样一个装置的驱动所需能量相当于美国宇航局在1977年发射的旅行者号探测器那样的质量按照质能方程转化得到的能量值。另外，怀特还发现如果空间弯曲的强度可以随时间发生起伏变化，那么实现这一装置所需的能量将进一步减少。怀特和他的同事们在实验室里实验了他们的小型曲率驱动装置，并在约翰逊空间飞行中心建立了一套被称作“怀特-朱迪曲率场干涉仪”的装置。简单地说基本就是使用一束激光来触发时空在微观尺度上的扭曲。这一想法将有希望让这种科幻产物成为真正的现实。

哈罗德-怀特博士因指出超光速（FTL）旅行是可以实现的而闻名世界。怀特表示，借助名叫阿库别瑞引擎（是根据一位同名墨西哥理论物理学家的名字命名的）的东西可以“弯曲”时空，让人几乎立刻就能穿行很远距离。大体上，这种做法可以让飞船在很短时间里飞行到几乎任何地方，所用时间仅为搭乘传统飞船所用时间的很小一部分。《星际迷航》里使用的飞船，便采用了曲速引擎。

曲率驱动

1994年，墨西哥物理学家明戈·阿尔库贝利（Miguel Alcubierre）首次提出了现实生活中曲率驱动的概念。他所设计的曲率驱动概念包括一个足球形状的飞船，其周围是一圈大型的环状结构。

科学解释

宇宙的空间并不是平坦的，而是存在着曲率（曲率为半径的倒数，曲率越大半径越小），如果把宇宙的整体想象为一张大膜，这张膜的表面是弧形的，整张膜甚至可能是一个封闭的肥皂泡。虽然膜的局部看似平面，但空间曲率还是无处不在。一艘处于太空中的飞船，如果能够利用某种方式把它后面的一部分空间烫平，减小其曲率，那么飞船就会被前方曲率更大的空间拉过去，这就是曲率驱动。

提出

这一环状结构设想是用某种奇异的物质建造的，它可以让时空在围绕飞船的四周发生弯曲，从而在其面前形成一个缩小版的空间，以及在其后方膨胀了的空间。与此同时，飞船本身将停留在由平滑时空组成的“气泡”内，这里的时空曲率不受影响。然而后续进行的计算显示这样一种装置将需要无法达到的极高能量才能实现。

产生过程

这个宇宙的空间并不是平坦的，而是存在着曲率,如果把宇宙的整体想象为一张大膜，这张膜的表面是弧形的，整张膜甚至可能是一个封闭的肥皂泡，虽然膜的局部看似平面，但空间曲率还是无处不在。

IXS 企业

怀特在一系列新的图片中揭示了一款名叫“IXS企业（IXS Enterprise）”号的真实飞船如何能够做到这些。

这些图片是根据艺术家马修-杰弗里斯的作品绘制的，他为著名科幻影片《星际迷航》打造了“联邦星舰企业”号的最初样子。为了绘制最新图片，怀特请来了艺术家马克-拉德梅克和平面设计师迈克-奥库达。尽管光速被认为是绝对的，但是怀特受到米给尔-阿库别瑞的启发，后者假设的一种理论可以在不违背爱因斯坦的理论的情况下，使超光速旅行成为可能。阿库别瑞的理论在1994年发表，它需要数量惊人的能量，才能让空间发生膨胀和收缩，以便产生一个“扭曲的时空泡（warp bubble）”，让飞船在它里面超光速飞行。让空间和时间充当推进物，推动飞船在泡泡里穿行，这就如同踏上一部自动扶梯。尽管阿库别瑞博士表示，他的这个理论只是一种推测，但是怀特认为，他和他的科研组正在向着可以达到的翘曲速度范围慢慢靠近。

设计模拟（艺术概念图）

1、该图显示的是怀特的“IXS企业”号的艺术概念图，它是艺术家马克-拉德梅克绘制的一艘星际飞船，可以准确呈现出第一项超越太阳系的任务将有的样子。“IXS企业”号是超光速（FTL）飞船的一个拟合理论概念。

2、该飞船有很多特征可以使星际旅行成为可能。这包括围绕在中央飞船周围的两个环，这些就是众所周知的阿库别瑞引擎，用来“扭曲”时空，在短短数天内穿行很多光年。

3、怀特的“IXS企业”号的引擎是根据著名的阿库别瑞引擎研制的。正如这张插图显示的那样，波中这种伸展的时空导致时空结构的前方向内收缩，而它后面则向外膨胀，从理论上来说，这可以促成“超光速”旅行。

4、这张插图显示怀特的完整设计。飞船周围的支柱显示了它是如何与外面的环直接连接在一起的。在“桥”的前面是机组成员用来操控飞船的地方。它的后面是存放货物的地方，燃料所需的不同寻常的物质可以存放在这里。

5、位于怀特的“IXS企业”号中心的飞船必须足够小，才能放入两个环中，而且它也不需要向外伸出太多。这是因为当环被激活时，它们会产生一个“扭曲的时空泡”，据怀特说，当进行跃迁时，位于这个泡泡外面的任何东西都会被切断。

6、怀特设计的“IXS企业”号飞船与在《星际迷航》的不同剧集中看到的“联邦星舰企业”号惊人的相似，例如该图显示的《星际迷航：下一代》里的画面。在该片中，这艘科考船被用来“探索陌生的新世界”，并用来“寻找新生命和新文明”

7、该图显示的是怀特和拉德梅克以前的设计。这个概念存在很多瑕疵。首先，两个环太细，这意味着在曲速旅行中，它们需要太多能量。第二，船身的一部分延伸到了环的外面，当“扭曲的时空泡”产生时，它们会被切断。

8、飞船外面的环事实上将会改变周围的空间。这种引擎将需要一些古怪的物质才能正常运行，例如违背物理法则的假设粒子（有可能是暗物质），但是迄今为止还从未发现或者是创造出这些物质。

9、21世纪初面临的主要限制因素是能量，以前人们认为，提供给一次跃迁所需的能量，其质量将相当于一颗行星的质量。但是修订建议指出，与一辆汽车的质量差不多可能更切合实际。

10、曲速旅行是2014年电影巨制《星际穿越》关注的焦点。该图显示的是克里斯托弗-诺兰的影片《星际穿越》里的一个场景。在这部影片中，由马修-麦康纳主演的库珀正与一队人马执行一项星际任务，搭乘由阿库别瑞引擎驱动的飞船前去拯救人类。

进展成果

所谓曲率驱动的概念就是指通过对时空本身的改造来驱动飞船，利用物理学定律中的漏洞来打破光速不可超越的限制。1994年墨西哥物理学家明戈·阿尔库贝利（Miguel Alcubierre）首次提出了现实生活中曲率驱动的概念。物理学家们表示，原先的曲率驱动模式可以进行改造，从而让它可以用比原先计算少得多的能量条件下实现运行，这一想法将有希望让这种科幻产物成为真正的现实。

时空的扭曲

阿尔库贝利设计的最早期的曲率驱动概念包括一个足球形状的飞船，其周围是一圈大型的环状结构。

理查德·奥伯塞（Richard Obousy）是伊卡鲁斯星际航行协会（Icarus Interstellar）的主席，这是一个由科学家和工程师们组成的非盈利协会，致力于实现星际航行。他说：“宇宙中的一切都受到光速极限的限制。但是真正酷的东西是时空，也就是空间的网格，它并不受光速极限的限制。”这样一来，飞船理论上便可以实现以10倍光速飞行，而不会打破宇宙光速极限的限制。

然而科学家们立即发现了问题，那就是，他们发现要想实现这种曲率驱动飞行将需要耗费极大的能量，其能量需求几乎相当于将整个木星质量按照爱因斯坦质能方程全部转化之后所得到的能量。

哈罗德·怀特开始考虑，如果将围绕飞船的那个环状结构从原先设计中的扁平状改为甜甜圈那样的“圆筒形”，会发生什么情况？计算的结果显示这样一个装置的驱动所需能量仅相当于美国宇航局在1977年发射的旅行者飞船那样的质量按照质能方程转化得到的能量值。另外，怀特还发现如果空间弯曲的强度可以随时间发生起伏变化，那么实现这一装置所需的能能将进一步减少。怀特告诉美国太空网表示：“我今天所介绍的这一发现将这一概念从虚幻变为可行，它值得进行进一步的投资。”他说：“借助气泡强度的震荡起伏实现所需能量的减少将会是一项有趣的预测，我们很期待能在实验室中观察到它。”

实验室测试

他们在约翰逊空间飞行中心建立了一套被称作“怀特-朱迪曲率场干涉仪”的装置。简单地说基本就是使用一束激光来触发时空在微观尺度上的扭曲。

怀特表示：“我们想看看能否在桌面实验中实现一个非常微小的成功案例，那就是在1000万分之一的尺度上形成一个极微小的时空扰动。”当将他的实验和真正意义上的曲率驱动相比时，怀特将自己的实验评价为“粗陋不堪”，但是他仍然认为这代表迈出了令人兴奋的第一步。

其他科学家对此也持有开放性的态度，他们表示，如果人类真的想认真考虑星际航行的可能性，那么就必须考虑哪怕现在看起来是最离奇的想法，比如曲率驱动。奥伯塞表示：“如果人类真的想最终变为星际文明，那么我们就必须适当地让我们的思维跳出框框，我们必须大胆一些。”

未来规划

据美国知名科技博客Gizmodo说，用地球上的时钟计算，他们的引擎将能在2周内飞抵阿尔法半人马座。扭曲时空的过程会很平稳，并不会在很短时间里使用大量加速度。怀特说：“当你进入扭曲的时空泡时，任何人都不会被甩的撞上舱壁，这将是一次短暂而又糟糕的旅行。”然而他承认，他的研究仍处于小规模阶段，也许还需要几年时间才能出现一款可以建造像“联邦星舰企业”号的飞船的引擎。为了让这个梦想成真，怀特曾摆放一张带有重要里程标的导览地图，它需要符合实现星际旅行的沿途线路。刚开始它将会在地球上做试验，以便证明该技术是切实可行的。这些最初的试验非常拙劣，也很基本，但是如果它被证实可行，从理论上来说，它将具有无限应用可能性。

下一步将是把这种扭曲技术应用到一艘飞船上，并完成前往月球的一次短途旅行，接下来是飞往火星。最终将是测试完成超越太阳系的“跃迁”，在短短几个月、几周，甚至是几天内抵达目的地所必不可少的技术。21世纪初面临的主要限制因素是能量，在修订建议指出，需要从一个行星的质量到一辆汽车的质量差不多。这项研究已经激起了美国宇航局和其他机构的极大兴趣。例如，国防高级研究计划局（Darpa）目前正在实施百年星舰计划，希望能在下个世纪之交把人类送出太阳系。

全国各地天气预报查询

上海市

云南省

云南省

云南省

云南省

云南省