本帖站在物理学理论角度介绍一下科幻小说中最常见的几种超光速飞行的原理，部分内容可能比较费脑子，但我相信小学毕业的吧友只要有足够耐心一定能看懂
本帖为《科幻小说素材》系列（本楼主近期会推出这个系列）第一篇，全系列文章皆可作为科幻小说写作之参考
【正文】
据说2030年雨果文学奖得主 于问来（其获奖作品为《我开挖掘机的那些年》）曾经看过我这篇帖子。。。。
【超光速手段一】穿越虫洞
何为【虫洞】？
大部分科幻小说和电影里所描写或展现的虫洞，其实都不正确（或者说其实我还没看到有
正确的
）
虫洞源于广义相对论中著名的爱因斯坦引力场方程的一个特解----史瓦西解（也就是最简黑洞解），且听我慢慢道来
著名的史瓦西解给出了一个所谓的【史瓦西半径】，这个半径的大小取决于物体的静质量大小，质量越小的物体的史瓦西半径越小，例如【我们人类住的地球的史瓦西半径只有9毫米】
那么史瓦西半径到底有什么特殊呢？特殊之处就在于，一个物体的史瓦西半径确定了一个球体空间区域的大小，它可以称为这个物体的【史瓦西球】
如果把一个物体所有的质量压缩进这个物体的史瓦西球那么小的空间里，例如我们把整个地球的质量装进一个只有9毫米半径大小的球（直径不到两厘米啊，也就是个玻璃弹珠的大小），这个物体（例如地球）就会变成【黑洞】
黑洞会存在一个【视界】，它就是通常所说的黑洞表面（史瓦西黑洞的视界可以看作是球面），这个表面外部的时空完全与我们的时空结构相同，但这个表面内部的时空就不是了（通常我们说【黑洞内】就是指物体在这个视界包围的内部时空里）
也就是说，黑洞的表面（视界）是我们的时空结构与黑洞内部时空结构的一个分界面
内部到底是什么样的呢？以下为道听途说，科学家也只是算出来的，无人亲见：
黑洞外，我们的空间是三维，黑洞内的空间变为一维而且单向，换而言之，任何处于黑洞内的物体都只能有一条路可走：
沿着一条一维渐开线轨迹坠向黑洞中心（也就是所谓的时空【奇点】）
而黑洞外我们的时间是一维单向的，在黑洞内时间将变为三维且每一维有两个相反方向
这意味着一个物体在黑洞内部可以【向着多个时间方向变化】（或者说在多维时间中分布），可选方向与物体在我们的空间中的可选方向一样多
最屌的是，一个物体如果处于黑洞内部，它甚至可以在多维时间里扭转
于是你们会说，这黑洞内部的时间岂不是类似于我们的空间？黑洞内部的空间岂不是类似于我们的时间？
你说对了，这就是很多科普黑洞的文章里所提到的黑洞视界内外时空的【正交性】

为什么你有火星叔叔厉风和厉风两个号。。。还都频繁活动。。。

叔叔好，叔叔太水发一年前的帖，诈尸出来的我都认得。。。。。。。。

冒泡

好贴要顶

由于从外界落入黑洞内部的一个物体，在黑洞内部将会一直朝着黑洞奇点【坠落】，于是有科学家假想了如下的情况：
绘制地球地图时，会用投影法把球面上每一点投影到一个平面上，例如图中球面上的蓝色小圆环投影到平面上就是一个蓝色的大圆环
而球的底部轴心点的投影就是它自己
那么球顶部的轴心点的投影是什么呢？没错，你也许已经看出来了，从顶部轴心点发出的投影线（红）与纸面相交于纸上黑色大圆的圆周上一点
可是别忘了球顶部那个点是一点，它可以向任意方向投影，所以，我们还能向其他方向引出类似的红色投影线
这些投影线与纸面的交点都会落在纸上那个黑色大圆周上
所以，那个黑色大圆周就是球顶部轴心点的投影
一个点通过某种投影（是一种数学变换）变成了一个圆周
如果黑洞奇点可以用类似的数学手段进行投影，它也会从一点变成一个圆周，甚至一个球面，可参看下图：
左图白色区域为我们所在的时空，灰色区域为我们时空中的一个黑洞的内部，红点为黑洞的【奇点】
经过数学变换后，得到右图，灰色部分是黑洞内部的时空，白色部分是我们的时空
原来黑洞的【奇点】变成一个红圈（其实是个球面），而我们宇宙的假想边界（蓝圈，其实是个球面）变成了一个蓝点
请注意：【绿色箭头表示物质流向】！！！
因此，黑洞内部的观察者会以为我们所在的时空处于一个只能吐出物质而不能吸收任何物质的【白洞】内部

不是说小学学历就能看懂么？我已经晕了

前排
，新年快乐
　　　--来自半人马座α星

厉风叔叔课堂开课啦，孩子科幻老看不懂，多半是废啦。

厉风叔叔课堂开课啦，孩子科幻老看不懂，多半是废啦。

顶

厉风叔叔课堂开课啦，孩子科幻老看不懂，多半是废啦。

星际迷航中的曲率引擎，貌似阿库别瑞就是看星际迷航时受到启发而提出了曲率驱动的超光速方案的。

厉风叔叔课堂开课啦，孩子科幻老看不懂，多半是废啦。

宇宙航行吧欢迎您！发到宇宙航行吧好不

克尔黑洞⋯

不是说虫洞分为两种吗？

留名

【超光速手段二】阿库别瑞引擎
很多人听说过星际迷航里的【曲速飞行（或者称时空翘曲飞行）】，物理原理上与之最接近的就是所谓【阿库别瑞引擎】
阿库别瑞引擎的基本特征是，人工地在飞船前方和后方创建时空弯曲，使飞船前方的时空弯曲产生引力，飞船后方的时空弯曲产生斥力，两者的原理都类似于广义相对论中时空弯曲产生万有引力的效果
飞船在前方引力拉动，以及飞船后方斥力推动下，会自然向前运动，而此状态下，飞船被包裹在弯曲时空中前进，即飞船处于所谓的【时空泡】包围之下，在外界观察者看来，飞船像是在一个透明时空隧道里前进（也就是说外界观察者可以观察到飞船的飞行过程）
由于被包裹在时空泡内，时空泡本身的时空弯曲方式与时空泡外正常时空不同，所以飞船与外界时空被时空泡隔离开，飞船就不再受到外界时空中【运动物体不可超光速】的限制，只要飞船在时空泡内部时空中并不超光速即可
于是问题就来了：
时空泡不是物体，它只是时空弯曲，而且这种时空弯曲是被飞船随行创建的，而不是由外界力场源产生，不需要考虑时空弯曲传播到飞船的速率问题（这段话说得很绕，白话来讲就是说阿库别瑞引擎的时空弯曲总是自动跟随飞船的）
那么，时空泡本身并不受到【运动速率不能超光速】的限制，因为这定律只限制传播速率，并不限制力场的创建位置【移动】，因为这【移动】本来就不是物体的【运动】概念，一个物体的【运动】过程里，物体始终是唯一的，而我们的飞船创建力场时，是走一段距离创建一个新力场，沿途留下一大串由许多力场组成的【航迹】
因此，时空泡相当于飞船不断掘进出来的时空隧道，如果飞船挖得足够快，这隧道的掘进速度是可以超光速的，不受任何物理定律限制
所以，在星际迷航里，【曲速飞行】可以远远超过光速（已知物理定律并没有对其上限进行限制）
我们需要注意的是（绝大多数科幻作品都忽视了这些问题）：
1------曲速飞行是会留下航迹的，因为它是在挖掘隧道前进，所谓航迹就是这个时空隧道，而这隧道是可视的，它对应于时空弯曲，远处观者可以通过观察从隧道透射过来的星光的扭曲来判断出航迹的存在（这方法与判别黑洞存在的方法是完全一样的）
2-----曲速飞行的飞船必须一路掘进，才能维持超光速，一旦停止掘进，飞船会立即降至光速（当飞船失去新创建的时空泡包裹时，就意味着它受到正常时空内的【运动物体不能超光速】的限制）
3-----曲速飞行的飞船本身，对任何其他物体都是致命的存在，因为它会不断压缩飞船头部时空，如果被压缩时空区域内有物质（有质量的）存在，该物质将被一同压缩（结果可能是破坏性的），这就像一个挥舞铁锹挖洞前进的人在不断破坏他前方的阻碍物，任何人都不要试图站在曲速飞行的飞船前方进行阻挡，那是自杀行为，除非你的目的就是和飞船同归于尽
4-----曲速飞行的飞船被包裹在时空泡内时，其本身的时间就是时空泡内的时间，它不再与时空泡外界具有任何同时性，不过，由于飞船外部的物体在飞船看来可能都已超光速，它们发出的光都来不及到达飞船（追不上），而只有飞船前方和前侧方的光源发出的光能够被飞船接收（因为飞船迎着光前进），因此飞船上成员会发现飞船后方一片漆黑
5-----曲速飞行中飞船产生的力场必须是某种随距离增大迅速衰减的力场（无论是引力还是斥力），否则力场将会首先摧毁飞船本身，这就像挥舞铁锹的人挥的铁锹太大会先拍死自己一样。此外，力场衰减过慢可能导致飞船周围天体也被飞船制造的力场影响，被推动或者拉动，任何星际航行者都不会想看到自己屁股后面跟了一大堆各种恒星什么的
6-----按照推进方式，阿库别瑞引擎提供了【飞船前方拉力】和【飞船后方推力】两个模式，严格来说后者无法用于超光速推进（推力对应的斥力波传播速率不会超光速，飞船达到光速后，斥力波就追不上飞船了，也就不能继续推动飞船），所以只有拉力模式能用于超光速飞行。值得一提的是，《三体》中使用的曲率驱动恰好就是只有飞船后方的斥力推进的阿库别瑞引擎模式，所以飞船不能超光速（最快也就是达到光速）

阿库别瑞引擎的困难是：
1-----飞船如何创建力场的？场源是什么？
所有有关科幻作品全都无一例外回避了这个问题，因为无解（考虑能源问题更是无解，这技术要消耗巨量能源，还不算上飞船速度提高后质量增大更难被加速的问题）
2-----飞船前方的力场（类似重力场的一个引力场）必须能够在创建后迅速减弱，即拉动飞船的任务完成后立即消失不再挡路，否则飞船进入这个力场压缩的时空区域也会被压扁。那么这就出现一个问题，飞船速度越快时，飞船就需要在越远离飞船的位置创建力场，否则力场如果在飞船飞到其中心区域前仍未消散，飞船还是会被压扁
或者，飞船飞行越快时，新创建的力场的消散速度也越快，既能保持适当拉力，又不至于把飞船压扁，这个技术难度真是非同一般（不会比通过虫洞完好无损容易）
鉴于斥力推动的飞船不会担心这一点，所以斥力推进是相对安全的，只是会有光速上限限制，无法超光速
3-----安全性问题：斥力推进始终是相对安全的，引力拉动虽然能超光速，但必须一直维持，然后依靠在飞船前方创建斥力场慢慢给飞船减速，如果力场创建突然停止（飞船不在时空泡包围下），一个已经超光速的飞船会立即受到正常时空内禁止超光速的限制而骤然减速到光速，飞船内成员会瞬间成为飞船后方内壁上一滩血肉
4------无论使用引力拉动还是斥力推进，飞船都必须缓慢加速，否则飞船和成员都将受不了过大加速度，这与物体坠落近黑洞时被黑洞引力扯碎将是同一效果（毕竟咱这技术是用来高速飞行的，和汽车飞机那些蜗牛的动力级别不可同日而语）
这造成了阿库别瑞引擎飞船的先天缺陷：
阿库别瑞引擎飞船的转向性能都很渣，即使你在飞船右前方创建引力源，飞船也只是斜着非向引力源而不会自然转向（它还是面对着原来的方向）
于是，你必须事先算好飞行方向，以免沿途撞上什么东西，如果飞行途中半路杀出程咬金，那么飞船和那个程咬金都将是很倒霉的，规避什么的想都不要去想
5------阿库别瑞引擎掘进的引力场时空隧道肯定是要迅速消散的，否则飞船无法前进，这些力场形成的时空隧道最终会不断扩散（一边扩散一边减弱，减弱极快），但终归是不自然的东西，如果沿途刚好有什么小陨石之类路过，也会被一起加速，成为高速太空垃圾，影响后来者的飞行安全，所以阿库别瑞引擎的环境污染很严重，这玩意不环保