科学家提出寻找外星人的新方法：探测他们失灵的曲速引擎

　　

　　

　　一项推测性的新研究概述了一种探测外星文明的方法:通过捕捉它们的曲速引擎崩溃或失效时产生的引力波。听起来很疯狂，但这个概念是建立在爱因斯坦广义相对论的基础上的。

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　　曲速引擎的灵感来自爱因斯坦对宇宙物理学的理解，1994年由物理学家米格尔·阿尔库别雷首次建立数学模型。根据阿尔库别雷的说法，宇宙飞船可以通过一种被称为“曲速气泡”的机制实现超光速旅行(相对于外部观察者)，这种机制可以收缩它前面的空间，膨胀它后面的空间。曲速引擎不会在局部加速到超光速;相反，它操纵着飞船周围的时空。这样的宇宙飞船可以通过“扭曲”时空在短时间内旅行很远的距离，以一种与广义相对论一致的方式绕过光速限制。

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　　问题是，这个模型需要负能量，这是一种推测的能量形式，其中的能量比空的空间少，这是目前无法理解的，也无法用今天的技术实现。我们在理解上的差距使得曲速引擎的实际构造，就像《星球大战》和《星际迷航》中描绘的那样，牢牢地停留在科幻小说的领域里。

　　在上传到arXiv预打印服务器的一项研究中，来自伦敦玛丽女王大学的天体物理学家和数学家凯蒂·克拉夫(Katy Clough)，以及来自马克斯·普朗克引力物理研究所的蒂姆·迪特里希(Tim Dietrich)和来自卡迪夫大学的塞巴斯蒂安·汗(Sebastian Khan)，探索了假想的曲速引擎坍缩可能发射可探测引力波的可能性。

　　科学家们并不假装知道如何建造曲速引擎，而是用数学模拟来探索它们潜在的理论行为。该团队特别关注的是，如果曲速引擎经历了，用他们的话说，“遏制失败”，可能会发生什么。这样的失败可能会导致坍缩，释放出可探测的引力波。

　　科学家们在论文中写道:“虽然在现实生活中实现它们有许多实际障碍，包括对负能量的要求，但在计算上，人们可以在给定描述物质的状态方程的情况下模拟它们在时间上的演变。”这篇论文目前正在接受《开放天体物理学杂志》的同行评审。

　　多亏了LIGO(激光干涉仪引力波天文台)，它观测到宇宙事件引起的时空涟漪，我们知道探测引力波是可能的;LIGO已经被证明有能力从合并黑洞和中子星等来源观察到这种现象。

　　克拉夫在给Gizmodo的一封电子邮件中解释说，一开始，研究小组试图研究一艘假想的加速飞船发出的引力波信号，但他们意识到，曲速气泡的崩溃是一个更简单的第一步，这样的事件可能会产生更强的信号。她补充说，目前还没有已知的物理机制来维持一个稳定的曲速气泡，这对于使用曲速引擎在太空中旅行是必不可少的，这会导致容器失效的可能性。

　　“人们需要以某种方式控制压力对翘曲流体密度变化的反应方式，或者施加一些额外的遏制机制，”克拉夫写道。“这可能类似于在核聚变实验中需要激光来限制等离子体。所以我们的出发点是假设任何保持液体的东西都以某种方式破裂了，这导致了它的分散。”克拉夫所说的流体，理论上指的是曲速气泡中需要控制和容纳的介质或物质。

　　曲速引擎的坍缩会引发强大的引力波，因为它涉及到时空的突然而剧烈的改变。在曲速引擎中，用于扭曲时空的能量和物质的快速再分配会产生严重的干扰，类似于水中的突然运动产生的波浪。这种强烈的事件会释放出足够的能量来产生引力波，类似于黑洞合并或中子星碰撞产生的引力波。

　　克拉夫说，由此产生的信号将“非常强烈”。这是由于以相当大一部分光速(论文中提到的光速的10%到30%)推动一艘船前进所需的巨大时空扭曲。坍缩释放了时空曲率中包含的大量能量，使信号有可能被探测到。

　　这项研究依赖于数值相对论，这是一种允许物理学家在极端条件下模拟时空的工具。这种方法使得研究和理解异常强大的引力发挥作用的现象成为可能，比如黑洞和理论上的翘曲气泡坍缩。通过模拟曲速引擎坍缩过程中可能发出的引力波信号，克拉夫和她的团队提出了一种潜在识别此类事件的方法——如果它们存在的话。

　　通过分析能量和引力波如何从这样的事件中辐射出来，研究人员推测了先进探测器有朝一日可能捕捉到的特征。信号的强度和频率取决于翘曲气泡的大小。在论文中，他们给出了一个0.6英里宽(1公里)的曲速气泡以光速的10%行进的例子。根据他们的计算，这应该会产生一个300千赫的信号，如果信号足够强的话，这个信号可以在326万光年外被探测到。科学家们表示，一个类似于LIGO但设计用于更高频率的探测器可以探测到这种信号。克拉夫说:“这种探测器的建议是存在的，而且是可行的，但目前还没有一个得到资助。”

　　毫无疑问，利用引力波来发现外星科技的想法是疯狂的。我们距离能够使用像LIGO这样的探测器来探测这种外星技术特征还有很长的路要走。此外，我们实际上并不知道外星人是否遵守我们的科幻概念，所以这增加了另一层猜测。虽然这一领域的研究听起来很有前途，但它仍然深深植根于理论。

　　也就是说，这项研究的意义超出了寻找外星生命的范畴。了解曲速引擎坍缩的特征，也可以增强我们对违反已知能量条件的时空动力学的把握。这些研究突破了我们对物理学的理解，测试了广义相对论的极限，并有可能带来新的理论见解。

　　克拉夫说:“正如我们在这项研究中所做的那样，超越标准的天体物理学确实挑战了我们，要求我们适应并将这些方法推向极限，这些知识和经验肯定会帮助我们在未来研究天体物理学应用中更具挑战性的制度。”