曲率引擎的原理，星际迷航的飞船未来不再是科幻
Alcubierre驱动器或Alcubierre经纱驱动器（或Alcubierre度量，指度量张量）是基于墨西哥理论物理学家Miguel Alcubierre提出的爱因斯坦广义相对论场方程的解的一种推测性想法，通过该解，如果能量可配置，航天器可以实现明显快于光的传播。可以产生低于真空（即负质量）的密度场。
航天器不会超出局部参考系中的光速，而是通过收缩其前面的空间和扩大其后面的空间来穿越距离，从而产生有效快于光的行进。物体在正常时空内不能加速到光速；相反，Alcubierre驱动器使物体周围的空间移位，使得物体到达目的地的速度比光在正常空间中到达目的地的速度要快，而不会破坏任何物理定律。
虽然Alcubierre提出的度量与爱因斯坦场方程是一致的，但它可能没有物理意义，在这种情况下，驱动器是不可能的。即使它在物理上有意义，它的可能性也不一定意味着可以构造驱动器。Alcubierre驱动器提出的机制意味着负能量密度，因此需要奇异的物质。因此，如果具有正确属性的奇异物质不存在，则无法构造驱动器。然而，在他最初的文章[2]的结尾，Alcubierre提出（在物理学家分析可穿越的虫洞之后发展起来的一个论点[3][4]），平行板之间的Casimir真空可以满足Alcubierre驱动器的负能量需求。
另一个可能的问题是，虽然Alcubierre度量与爱因斯坦方程是一致的，但是广义相对论并不包含量子力学。一些物理学家提出了一些论据，认为量子引力理论（将结合这两种理论）将消除广义相对论中允许向后时间旅行的那些解（参见年代学保护猜想），从而使阿尔库比尔驱动器无效。
Alcubierre度量定义了经纱驱动时空。它是一个洛伦兹流形，如果在广义相对论的上下文中加以解释，它允许一个弯曲气泡出现在先前平坦的空间时间中，并且比光速有效地更快地离开。气泡的内部是一个惯性参照系，居民没有受到适当的加速度。这种运输方法不涉及物体以比光快的速度相对于经纱气泡的内容物运动，也就是说，经纱气泡内的光束仍然会比船移动得快。因为气泡内的物体不会(局部)比光移动得更快，所以阿尔库比雷度量的数学公式与相对论定律的传统主张(即，具有质量的物体不能达到或超过光速)一致，而传统的相对论效应，如时间膨胀，则不会。像在近光速下进行常规运动一样适用。
然而，Alcubierre驱动器仍然是一个假想的概念，存在看似困难的问题，尽管人们不再认为所需的能源量太大。
如果福特和罗曼所推测的某些量子不等式成立，[19]某些经纱传动装置的能量需求可能不可能很大，也可能是负的。例如，可能需要相当于_1064kg（相当于木星的质量）的能量[20]来运输一艘小型宇宙飞船穿越银河系，其数量级大于可观测宇宙的估计质量。对于这些显而易见的问题也提出了反对意见。
2012年，物理学家哈罗德·怀特和合作者宣布，改变奇异物质的几何结构可以减少宏观宇宙飞船的质量-能量需求，从相当于木星到旅行者1号宇宙飞船的质量-能量需求（~700千克）[7]或更少，[22]，并表示他们打算在常量下进行小规模实验。构造经纱场。[7]怀特建议将经纱气泡的形状从球体改变为环面。[23]此外，如果空间经纱的强度随时间振荡，所需的能量会进一步降低。[7]怀特说，一种改进的迈克尔逊-莫雷干涉仪可以测试这种想法：干涉体的一条腿。当测试设备通电时，ter的长度似乎略有不同。
参考资料：https://en.wikipedia.org/wiki/Alcubierre_drive
星际航路科幻启航
4月29日下午，“星际航路 科幻启航”专题活动在西安交通大学兴庆校区科学馆101报告厅盛大举行。此次活动由陕西省科学技术协会指导，陕西省科普作家协会与西安交通大学联合主办，西安思源中学德育副校长王强、团委书记韩婕、德育处干事李永兴和40余名学生代表参与其中，共赴这场科幻与科学交融的盛宴。
活动内容精彩纷呈，主旨讲座引发思考。“了不起的中国航天”讲座，带领观众回顾中国航天事业的辉煌历程，展现了我国在航天领域取得的伟大成就；“空间可展开结构漫谈”深入讲解了空间结构的奥秘与创新应用；“笔触间的宇宙：小题大做”则从创作角度出发，引导大家以独特视角探索科幻世界。
在圆桌论坛“科幻‘元想象’的创作解码”中，专家们与现场观众展开热烈互动，分享科幻创作的灵感与技巧，为科幻爱好者答疑解惑。
科学让想象有根，想象让科学有光。此次“星际航路 科幻启航”专题活动的成功举办，不仅为参与者带来了一场知识与想象的盛宴，更激发了大家对科普科幻领域的探索热情，对推动科普科幻事业发展具有重要意义。西安思源中学将着力厚植科技报国与人类情怀，让每个青少年都能在科学与想象的交织中，找到属于自己的奔跑方向。
原标题：星际航路 科幻启航 | 西安思源中学学生参加2025陕西“青年科幻创作引擎计划”西安交大专场活动
曲率引擎，现实与科幻结合的产物，有可能实现吗？
在科幻小说三体中有这样一段描述：一艘处于太空中的飞船，如果能够用某种方式把它后面的一部分空间熨平，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 。曲率驱动不可能像空间折叠那样瞬间到达目的地，但却有可能使飞船以无限接近光速的速度航行。
上述的场景便是想象中的曲率驱动，第一感觉这比较夸张，什么空间熨平，什么减小曲率，什么无限接近光速的速度，让人云里雾里，摸不着头脑，但这个理论早在1994年就由墨西哥物理学家明戈.阿尔库贝利提出了，但是后续进行的计算显示这样一种装置需要无法达到的极高能量才能实现，在2012年，物理学家哈罗德.怀特通过改变飞船的结构进行模拟计算，计算显示装置驱动的能量仅相当于美国宇航局在1997年发射的旅行者探测器按照质能方程转化得到的能量值，这个能量值虽然也是一个巨大的数字，但相较于以前的计算结果，这无疑是令人兴奋的，怀特和他的同事们在实验室里试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”装置，原理是试图用一束激光触发时空在微观尺度上的扭曲，这一想法有可能让这种科幻产物变为现实，最近NASA貌似在这方面有了进展，但饱受质疑。
曲率引擎在制造方面似乎碰到了无法逾越的障碍，但不妨碍我们来了解一下它的原理：
让我们先来了解一下曲率是什么，所谓曲率就是针对曲线上某个点的切线方向角对弧长的转动率，通过微分来定义，表明曲线偏离直线的程度。数学上表明曲线在某一点的弯曲程度的数值。如下图所示：
曲率便是图中的Δα和ΔS之比，即Δα/ΔS，当图一中的ΔS1=ΔS2时，由于Δα1小于Δα2，那么ΔS1段的曲率就小于ΔS2段的，由图中可以看出ΔS2段的弯曲程度更大一些，即曲率越大，曲线的弯曲程度越大，这是二维的曲线，三维的曲率计算比较复杂，在此就不再赘述了，但结论是和二维曲线一致的。
接下来谈一谈弯曲的空间，广义相对论提出：大质量的物体会使其周围的空间发生弯曲，即周围空间曲率不再为零，如下图：（网格代表弯曲的空间）
弯曲的空间是怎么回事？在此不妨来举一个例子：有一架做环球航行的客机，先假设这架客机一直按照一个特定的方向飞行，客机飞行的很平稳，没有碰到什么糟糕的情况，此时乘客们的心情应该不错，看着窗外的美景，心想就这样一直沿着目的地的方向飞行很快就能到达。在这个例子中，乘客感觉客机一直在沿着一条直线飞行，这种感觉正如自己在一条平坦的马路上行走一样，没有那种上下坡的路段，这时假设距离地球比较远的太空中有一个观察者，假设他只能观察到客机，他看到的是怎样一种情况呢？没错，他看到的是客机的飞行轨迹大致是一条弧线，而不是一条直线，这时您或许会问：如果客机不再平稳的行驶，而是不断的上升然后下降呢，这样乘客就不会觉得客机是大致在在一条直线上飞行了，是的，这种感觉确实没有了，但是客机如果一直沿着某个方向飞行的话，环球航行结束后，你会发现客机的降落点便是客机的出发点，明明客机是在向远离起点的方向航行的，怎么最后又回到了起点呢？乘客心里或许会想：客机飞行的轨迹看似大致是一条直线，但其实并非如此；地球外的观察者会看到无论客机上升还是下降，但始终在一个无形的球状物体内飞行，这时他会想：如果客机按照一个大致的方向飞行，那它的飞行轨迹绝不会是这种弯曲了的，但此时，这架客机似乎是被某种力量给束缚住了，这个区域的空间或许是弯曲的。弯曲的空间只对内部的物体起到效果，在大范围的弯曲空间里，内部物体是感觉不到这种变化的，将来如果能实现小范围的空间弯曲，那时如果将一根竹筷伸到里面，这时你会惊讶的发现，竹筷会以一种同样弯曲的状态存在，抽出竹筷之后，它却安然无恙，仍然是一根笔直的筷子，而在现实中将竹筷弯曲到这么大的程度，相信它会毫不犹豫的断掉。
再举一个例子，在日常生活中大家都有骑自行车的经历，上坡非常费力，但是下坡的时候就非常轻松了，只需控制好车把，别让车翻了就行，当我们由平坦道路骑到下坡路时，车子开始做加速运动了，下坡路结束后，车子便不再做加速运动，前提是我们不能给车子驱动，这是我们的常识，但此时我们可以细想一下，根据前面提到曲率知识，平坦道路的曲率是比较小的，而下坡路的曲率比平坦路的大，在这种情况下我们和车做了加速运动，并且我们并没有踩车蹬给车一个动力，也许您会提出这是车和骑车者的势能转化成了动能，这和曲率没什么太大的关系，没错，情况确实如此，这发生在大质量物体地球的表面上，假设我们离地球远一些，您或许还会提出大质量的物体会使周围空间弯曲，广义相对论中的引力不就是这么来的吗？引力对靠近的物体做正功，那这个物体当然要加速，这和曲率没什么太大的关系啊！在回答这个问题之前，要先表明这样一个观点：不是引力使空间弯曲了，而是弯曲的空间产生了引力的这种效果，这样的话就没法说和曲率没关系了，因为骑车发生在地球表面，那个曲率是地表的变化引起的，而我们所说的曲率引擎是使空间的曲率发生改变，这两个的曲率概念是不能等同的。
综上所述，所谓曲率引擎便是通过某种技术使装置不同位置的空间弯曲，即改变装置不同位置的空间曲率，进而达到骑车过下坡路的那种加速效果，虽然这方面的技术还不太成熟，但我相信人类的智慧是无穷的，终有一天，我们会把这种科幻产物变成现实。
