曲速引擎原理

曲速引擎，这一概念源于科幻作品《星际迷航》，它通过对空间的精妙扭曲，实现了超越光速的壮举。想象一下，从地球到火星的漫长旅程，在常规情况下需要耗费六个月的时间，然而在曲速引擎的助力下，这段距离仅需75秒甚至更短的时间就能跨越，这无疑引发了我们对曲速引擎的极大好奇。

曲速引擎，本质上是一种超光速航行的技术手段。尽管爱因斯坦在狭义相对论中明确指出，光速是宇宙速度的极限，任何具有静止质量的物体都无法超越这一速度。然而，广义相对论却为我们揭示了另一番天地：空间和时间的结构并非固定不变，而是可以动态扭曲的。这意味着，虽然物体本身不能超光速运动，但空间本身的结构却没有这样的速度限制。只要能够让空间以超过光速的速度运动，那么位于其中的物体也就相当于实现了超光速。这正是曲速引擎的基本原理。

曲速引擎通过携带巨大的能量，对飞船前方的空间进行压缩，同时对后方的空间进行拉伸，从而形成一个扭曲的空间泡。在这个泡内，飞船被包裹其中，随着空间的扭曲而前进，就像是在水流中冲浪的滑板一样，虽然滑板本身没有动，但却能够借助水流的力量前进。这种独特的航行方式，让飞船能够在不违背物理定律的前提下，实现超光速飞行。

自从1966年《星际迷航》播出以来，曲速引擎这一概念便广为人知。而1994年墨西哥物理学家米格尔·阿库别瑞的研究更是为曲速引擎的可行性提供了理论支持。他通过建立数字模型和理论推导，证实了这种超光速引擎在理论上是可行的。然而，要将这一理论转化为现实，还需要克服许多技术难题。

目前最大的挑战在于如何满足扭曲空间所需的条件，即实现负能量或负质量。在现实世界中，我们尚未发现这样的物质存在。因此，曲速引擎能否在未来被创造出来，关键在于人类是否能够实现对负能量的探索和突破。宇宙探索永无止境，对于曲速引擎这一超现实的技术手段，我们期待着它在未来能够成为现实。

变缸技术这么科幻，为什么几乎消失了

2016-08-21 00:20

或许很多人都像小董君小时候一样，都幻想着车的排量能够根据需要变化。当我需要加速时就是个4.0L的V8暴君,当我需要巡航时就是个2.0L的四缸小绵羊。不因大排量而浪费多余的油，不因小排量软绵无力。

这个技术不稀奇，其实早就有了！发动机缸数变换这个技术已经发明了三十多年了，确实能起到按照需求启用工作缸数，降低油耗的效果。但是由于技术相对传统发动机来说太复杂了，设计难度和制造成本都太高，确实没几个厂家敢于挑战。

我们都看看主流变缸技术的几大模式，分析一下到底效率如何吧。

早在1980年，通用汽车公司就曾在第二代凯迪拉克赛威上配备了称为Displacement On Demand的变缸技术，它的V6发动机在不需要大功率输出时会关闭其中两个汽缸以节省燃油。

虽然通用的DOD技术发展较早，但这一技术始终还是不太成熟稳定，节油水平也差强人意，比如老款君越3.0旗舰版的车主就曾经报告出现过停掉的汽缸无法再启动的问题。

目前通用的DOD技术已经基本停止使用，上一代君越3.0L旗舰版搭载的发动机就采用了更为先进的SIDI缸内燃油直喷技术，同时配备的D-VVT电子可变双气门正时技术以及先进的ENC发动机管理模块，这些技术都让新君越3.0L发动机比上一代动力更强、经济性更好，也就是说已经没有必要再装备DOD可变排量技术了。

MDS是为克莱斯勒的HEMI发动机量身打造的多级可变排量控制系统，全称为Multi-Displacement System。实质上与其它的可变排量技术一样，都是依靠关闭相应的汽缸来达到节省能耗的目的。但采用的是独特的半球形缸盖和OHV底置凸轮轴的结构。

2005年，第三代大切诺基以及克莱斯勒300C首次装备了带有MDS系统的5.7升HEMI V8发动机，它可以在40毫秒内实现4缸模式和8缸模式之间自动平顺转换，在发动机的不需要全功率运转时，可以瞬间关闭4个汽缸。

而在需要时，MDS又可以迅速恢复汽缸工作以释放发动机的全部功率，从而将燃油经济性大大提高，官方称百公里综合油耗为14.4L，降低20%。但最终用户反映，百公里综合油耗一般都要接近20L，这是底置凸轮轴结构的死穴，而且V8毕竟还是比较能吃油的。目前主流车型只有大切诺基还在用。

本田的变缸技术VCM的全称是Variable Cylinder Management，意为可变汽缸管理技术，它最大特点是，可通过关闭个别气缸的方法，使得3.5升V6引擎可在3、4、6缸之间变化，使得引擎排量也能在1.75-3.5L之间变化，从而大大节省燃油消耗。

这款代号为J35的3.5升V6自然吸气发动机曾在05、08以及09年三次获得沃德十佳发动机称号，这也是目前市面上最常见的使用变缸技术的发动机。

事实上6个汽缸全部工作的机会并非太多，当车辆在高速公路巡航、中等幅度加速，以及进入缓坡行驶时，VCM会在V6发动机左右每列各关闭一个汽缸，这样发动机就只有4个汽缸运动。当车辆进入城市慢驶、怠速运转，或者低负荷行驶时，VCM则关闭V型一侧的3个汽缸，这时发动机仅以另一侧的3个汽缸运转。

以上一代雅阁的V6版本为例，小董君的实测数据是百公里11L，以一台3.5L的轿车来说是一个变态的数据了，但动力确实一点没打折。目前已被动力更强的J37系列3.7升V6发动机所取代。

1.4TSI的新一代EA211发动机采用了大众开发的ACT气缸可调技术，该技术可令发动机在低负荷运转状态下自动关闭第二和第三汽缸，再加上气缸结构的改进，相对老的1.4TSI可以节省8至10%燃油。

在时速50km/h时，可以减少油耗0.4L/百公里，在时速70km/h匀速行驶时，可以减少0.7L/百公里。综合情况下，搭载可变缸技术的1.4TSI EA211发动机百公里油耗仅3.9L,实际油耗大约7升上下。目前奥迪A3上的1.4T发动机就是用这套技术，加上铝制车身搭配，效果还是比较明显的。。

这一系统的工作原理是，通过控制AVS可变气门升程系统，在进排气两侧的凸轮轴上安装一套零行程的凸轮，就可令其无法驱动气门完成进排气动作，与此同时，喷油系统停止了对相应气缸的燃油供给，点火系统也会停止工作。

搭载在本代S8上的高功率版本4.0L V8 TFSI发动机最大可输出520hp，峰值扭矩也达到了650Nm，轻松超越了上一代S8车型所使用的那台5.2L V10自然吸气发动机，百公里油耗仅10.2L。

如今随着小排量涡轮增压技术的成熟，以及混合动力技术日益普及，变缸技术因高成本高难度以及可靠性一般，让其在新技术面前的优势几乎荡然无存，可变汽缸技术的发动机正逐渐被放弃和取代。但小排量发动机搭配气门控制后，重新采用可变汽缸技术就能取得非常明显的效果。【文章转自“懂车”微信公众号】

科幻迷们要失望了，科学家称未来一千年内曲速引擎不可能实现

2008年8月，美国国防部曾与几十名研究人员签约，委托他们探寻最先进的航空航天技术，其中包括人类前所未见的推进、发射和隐形技术。

2010年4月，研究团队就推进技术方面，递交了一份长达34页、名为《曲速引擎、暗能量和利用额外维度》的报告。直到最近，这份神秘的报告才对外公开。

报告的结论是什么？曲速引擎何时会实现？人类可能进行超光速旅行吗？

这份报告其实还比较乐观，但理论物理学家却告诉我们：零可能。

我们知道，人类若希望挺进更深远的宇宙，必须要出现比化学能火箭更先进的推进系统。

曲速引擎（Warp drive）这一概念，是《星际迷航》系列中最常见且最吸引人的存在。它属于一种超光速推进系统，和跳跃引擎、星际传送器等科幻作品中的设备作用相似，但理论不同。

曲速技术在设定上，并不允许在两点间进行瞬时旅行。而是设想通过在宇宙飞船周围产生一种正常时空的人工“泡泡”，使飞船能够以快于光速的几个数量级的速度航行，既保证了安全，又回避了时间膨胀的相对论性的问题。正因此，曲速引擎才被视为人类理想的推进工具。

除了国防部，美国国家航空航天局（NASA）也一直在跟进这项技术。2015年5月，NASA在约翰逊航天中心设立的工作室展开了所谓的曲速引擎实验，其在模拟太空环境的真空中对这种科幻级的动力系统进行测试。这一结果引起一片哗然，因为他们是通过一套被称为EmDrive的动力装置获得的推力，并非靠扭曲时空行进的曲速引擎。更重要的是，这套方案问题实在不小——EmDrive是违背基本物理法则的，许多专家都认为，NASA的研究结果或为实验误差所致。

日前公开的曲速引擎报告指出，从未见过的更高维度以及神秘暗能量，可能并不像人们认为的那样遥不可及。

报告称，控制更高维度空间，或许就是在技术上掌控暗能量密度的源头所在，最终能够在新型推进技术，尤其是曲速引擎的研发过程中扮演重要角色。借助曲速技术，前往太阳系行星只需短短几个小时，而不是几年；前往本地恒星系统也只需要几周时间，而不是数十万年。

报告列举了一些行之有效的物理学思想，除了暗能量外，还有广义相对论、描述量子“真空能量”存在的卡西米尔效应、认为存在7个额外维度的M理论，并表示，我们可以利用这些“工具”研制曲速引擎，进而绕过爱因斯坦提出的一个基本法则——真空内任何物体的速度都不可能超越光速。

其方式就是利用大量暗能量，将额外维度膨胀成一个“泡泡”。这个泡要大到能容纳一艘体积100立方米的飞船，飞船前方的时空收缩，后面的时空膨胀，推动“泡泡”和飞船，使其像在一条时空通道中穿行一样。

这样确实无需在技术层面超光速。但报告承认，他们的结论还只是推测，完全理解暗能量的本质可能还需很多年的努力。但在大型强子对撞机取得突破以及M理论发展的前提下，人们或将在了解暗能量方面出现飞跃，从而实现技术革命。

下一代太空驱动技术的讨论总能令所有人激动。但加州理工学院理论物理学家肖恩·卡罗尔对这份报告进行了详细研究，他的结论是：“这份报告将理论物理学的细枝末节加以装扮，让它们似乎有潜力应用于现实世界，但事实并非如此。”

卡罗尔指出，曲速引擎并非异想天开的“平地飞升”，而是真实存在的物理学。另外，额外维度理论、卡西米尔效应和暗能量，所有这些都真实存在。但遗憾的是，在我们有生之年甚至未来1000年，利用这些理论研发超光速飞行技术，可能性为零。

他指出这份报告太过理想化，短期内无法成为现实。在曲速场内，飞船需利用负能量收缩前方的空间，并让后面空间膨胀，以实现超光速。但目前没有人知道作为动力的负能量究竟是什么，更别提如何利用。半人马座阿尔法星虽是距离太阳系最近的恒星系统，距4.367光年，但利用一艘100立方米的飞船几年内就抵达该星，所需的负能量也是一个天文数字。

即使能够产生负能量，又该如何捕获、存储以及用100%的效率加以利用？卡罗尔认为，现在谈实现曲速引擎实在是疯狂，这完全不是“我们需要更先进的晶体管”这种程度的信心，而是基本不具有可行性的讨论。

“理论上我并不能排除它的可能性，但我认为它是不可能的。”卡罗尔称，随着人们对物理学的认知更进一步，人们只会更加明确这个答案：“不，我们无法做到。”

（原题为《科幻迷们要失望了，科学家称未来1000年内曲速引擎不可能实现》）