源自美国科幻片《Star Trek》,中文《
星际迷航》中的一种
科技。是《星际迷航》中被广泛用于
太空旅行的一种方法。在曲速状态下可以实现
超光速飞行。
曲速简介
分类
根据时空扭曲(或者说压缩)的程度,曲速分为0-10。其中曲速10在理论上是达不到的,因为以曲速10运动的物体就意味着在任何时间在任何地点都出现,而即便在科幻作品中也还没有发明一种能达到曲速10的曲速引擎(warp drive)。而曲速2已经超过光速了,曲速9的飞船能在26秒内飞跃一个太阳系的距离。《
星际迷航:航海家号》系列中星联最快的
星舰能达到曲速9.99。
曲速(Warp)与曲速引擎(Warp drive)。
曲速(Warp)与曲速引擎(Warp drive)有二重涵义,皆关于
超光速航行。原先出现科领域中的星际迷航(Star Trek)之中,后来也涉及到
理论物理的一种时空模型。
曲速引擎就是说一个物体前的空间迅速弯曲缩小,物体后的空间迅速弯曲扩大。就像在后面吹气球将物体挤向前,物体在曲速泡内以亚光速航行。不过要使
空间弯曲要太阳的10亿倍能量。
发展
虚拟宇宙历史
星际旅行中多个星球都有自己开发出曲速的发展历史;在地球,曲速是泽弗兰·科克伦(Zefram Cochrane)所开发。在电影《星际迷航8:第一次接触》里提到的发明年代是第三次世界大战终战后10年的2063年;但在原始影集《
星际迷航:原初系列》里则暗示曲速科技更早些年就已经被使用,虽然证据不明。小说星际奇旅之
星际联邦(Star Trek: Federation)则提到2061年寇克瑞恩发明曲速引擎。
一般普遍接受:以曲速航行的船舰不会感受到任何形式的时间展长;毕竟总体来说,曲速船舰与宇宙间没有资讯交换。若船舰是采用
冲量引擎,速度则为次光速(
亚光速),会感受到时间展长,因为冲量式驱动的船只仍处在正常
时空连续体。也因为这样,多数船只会将冲量速度限制在大约四分之一光速。
超曲速引擎
超曲速(transwarp)被多次使用,指的是曲速引擎的高阶形式,常为
博格人所使用;但也是一项不成功的星际舰队开发计划的课题,出现在电影石破天惊中。如同欲进入曲速而不会用上无限多的能量,是要在星舰的周遭产生曲速场来突破光速障(在我们的宇宙中是个理论上不可能的事件);相似地,也需要超曲速场来达到非常高的超光速速率(使得船舰能在很短时间内横越银河等级的距离。)
速度
企业号E正在曲速航行原始影集《星际迷航》中,根据金·罗丹贝利(Gene Roddenberry)与他的剧集编剧指引,曲速速率(s)与曲速层级(w)的三次方呈倍数关系:无法解析 (Missing texvc executable; please see math/README to configure.): s(w) = w^3c 。(另有未经证实的说法指出罗丹贝利原本是要将曲速层级的数字简单地对应到光速的倍数,例如曲速9级表示9倍光速(c),而一群早期的影迷在一间旅馆围住他,告诉他这种设定是无法运作的。)
按照这样原则,可以将星际争霸战中不同曲速层级(Warp Factor)所对应的速率列表如下:
然而这样设定仍然无法完整解释整个影集所出现的场合,因为如此企业号航行速度变得过慢,和电视影集中所提的有时相牴触,例如That Which Survives这集中,企业号以曲速8.4级航行了11.33小时,而横越了990.7光年(此段文句为
史巴克的台词)。这样计算出来的速率超过600,000倍
光速;即使是曲速15级,这样也还超过两个数量级。
其中
利用
数学软件所产生来的曲线竟然和原始手绘曲线极度相符。
下方为新式曲速层级(warp factor)和它们以公里每秒为计的大约值,以及几倍光速(c):
理论与科技
要对曲速推进系统有更深入的讨论,通常会参考由里克·史腾巴赫(Rick Sternbach)和麦可·奥田(Michael Okuda)所着的《下一代技术手册》(Star Trek: The Next Generation Technical Manual)第五章「曲速推进系统」,其中提到几项主题:
曲速场理论与应用,包括了曲速测量、速度,以及限制。
物质-反物质反应组,包括了反应物喷射器、磁性约束节、反应腔,双锂水晶(戴立辛水晶)的角色,以及能源传输导管。
曲速场机舱,包括了电浆喷射系统、曲速场线圈,以及曲速推进效应。
反物质储存与输送、曲速推进系统燃料供应、巴萨冲压喷射机的燃料补给,以及船上反物质生成。
轮机室操作与安全、紧急关闭流程,以及灾变发生流程。
然而需注意的,影集常常有与《下一代技术手册》或《深空九号技术手册》矛盾的地方。
连续体扭曲推进(continuum distortion propulsion)的精髓在于产生包复船舰的曲速场。利用来自物质/反物质反应产生出的高能电浆,以其对曲速机舱的子空间线圈充能,可以产生出曲速场。
弹射效应
时光旅行的方法。虽然实际程序的设定故意保留模糊化,但大体上它涉及了以高曲速向恒星航行(设定于第四部电影《抢救未来》,大概速度超过曲速9.8级),轨迹设定在精确计算的弹射路径。若成功,则旅行至过去或未来都是被允许的。相同的技术随后于剧集Assignment Earth中被故意使用,目的是进行历史研究;其中此技术被命名为「
光速 环境影响
联邦星舰航海家号的曲速引擎上头。这点由星际奇旅官方网站的图文库所证实,其中解释了
航海家号设计上可以高于曲速5级的速度航行而不会造成子空间破坏,比如空间裂缝。元首级星舰企业号-E也配有进阶曲速动力引擎,允许相当高的曲速航行而不破坏空间结构。
四度空间模型
何谓子空间
把我们所身处的宇宙想象成这样的一颗球,只差是向时间轴弯曲而不是向 z 轴弯曲。 我们所处的空间即是球体的最表面,而从表面往球中心点算进去,就是所谓的子空间。
事实上,除了利用子空间场外,一些高密度的星体周围的重力场也会将星体压向宇宙中心点(
宇宙模型球体中心),也不是很稀奇。只要想象一个物体同时存在于宇宙球体的最外围的真实空间与所交互作用的子空间带即可。
进入子空间
在 StarTrek 里,曲速航行应该是利用子空场。借由这个子空间场与子空间相互作用,让时间轴倾斜的情形在子空间上并不会造成与行进方向相平行的不合理现象,借此突破
光速宇宙模型上, 足可解释这个现象。
曲速航行
光速限制
曲速10级
只是有一点要说明的是 trans-warp 不等于 warp10。 warp 10 是速度破表(实体同时存在于宇宙球面上的每一点)而 trans-warp 与传统的 warp-device都是让 starship 以曲速航行的装置(或者称之...技术)像 borg 所使用 trans-warp 飙起来,速度就比 starfleet 的 warp 快了二十几倍,但以速度对照表来看,还是在曲速 9.???...上,并没有到 warp 10,也没有 voyager 到 warp 10时发生的那一切。 不过有趣的是,在 TNG 里(enterprise 吸入一个生物内撞毁 1 次後时光倒流六小时的那集)似乎是设定当超越warp 10 後(也就是 warp 11,warp 12...),时间就可以倒流。(那集 Riker 有提到)但 voyager 那集似乎又设定成在 warp 10 时,便已经打破
线性时间的限制... (voyager上的船员超速进化与退化,幅度超过数百万年)小弟就不晓得以後 paramount 要如何设定这些关系了。
实践
引擎是否可行
如许多星舰迷所知,许多未来性技术是在星际奇旅中首次被勾画出来,并且后来也被真正的发明,例如
折叠式手机、通讯徽章、皮下注射器(hypospray)、精灵刀(机械手臂光子刀),以及目前正在开发中的物品(例如VISOR)。于1996年,美国国家航空暨太空总署(NASA)成立了突破性推进物理计划(Breakthrough Propulsion Physics Program, BPP),其中部分经费支援了曲速引擎方面的推测性工作。这项计划在2002年中止。
思想实验还在理论物理荒芜的前沿漫步前进,时至今日仍未有允许曲速航行且被主流科学接受的体系被拓展出来。一些物理学家提出一种超光速航行的模型,以洛仑兹
流形的架构来陈述;这种架构在广义相对论中被用以建立时空模型。然而,相反于平常的误解,这些模型并非
爱因斯坦阿库别瑞引擎,具有有趣的特质——其用词上与星舰系列术语一致:「曲速层级」是空间(或者说时空更为恰当)翘曲的量度,而不是实际速度。