重力波来源不只致密天体碰撞，也可能是科幻曲速引擎失效

曲速引擎目前是仅存于科幻小说的先进太空推进系统，但一群来自英国、德国的科学家最近研究曲速引擎背后科学原理，推测曲速引擎失效后或许会引起可被人类侦测到的重力波。

以光速前往距离太阳最近的“比邻星”恒星系统尚需4年光景，更谈不上目前人类太空推进技术远不及光速，离开太阳系这个远大抱负因该直存于想象中。

受爱因斯坦启发，物理学家米给尔·阿库别瑞（Miguel Alcubierre）在1994年首次对曲速引擎（Warp Drive）进行数学建模，根据他的说法，曲速引擎是种由负能量（Negative energy）或负物质（Negative matter）推动的假想超光速推进系统，能通过曲速驱动机制实现比光速更快的旅行（相对于外部观察者）。

简而言之，曲速引擎并非将飞船加速至超光速，而是通过在飞船周围创造一种“曲速泡”扭曲时空，使飞船前方空间收缩、后方空间膨胀，飞船便在扭曲时空中短时间内航行极远程，于不破坏广义相对论前提下进行超光速飞行。

曲速引擎在飞船周围扭曲时空示意图。（Source：Д.Ильин: vectorization, CC0, via Wikimedia Commons）

最大问题在于该模型需要负能量，而目前技术还无法理解或实现这点。虽然科学家不会建造曲速引擎，但仍能使用数学模拟其他潜在行为，比如英国伦敦玛丽皇后大学天体物理学家Katy Clough与卡迪夫大学Sebastian Khan、德国马克斯·普朗克引力物理研究所Tim Dietrich合作，探讨万一曲速引擎失效、故障，是否会发出可被激光探测器如：LIGO、LISA天文台侦测到的重力波。

团队意识到，目前还没有任何已知物理机制可以稳定维持曲速泡，我们需要以某种方式控制压力对曲速流体密度的变化，类似核融合实验中需以激光限制电浆，因此太空若有高等外星文明的曲速引擎故障失效，导致曲速泡破裂，便会因突然剧烈改变时空而产生强大重力波信号。

通过分析此类事件能量与重力波如何辐射，研究人员推测先进曲速引擎失效的重力波信号强度、频率取决于曲速泡大小。

论文中，研究人员假设存在一个1公里宽的曲速泡与10%光速行进的飞船，若重力波信号足够强，应该会产生300 kHz信号，且可在距离我们326万光年范围内侦测到。

此外，曲速引擎失效产生的重力波特征与天体整合之重力波不同，前者会以突发形式出现，随后出现特定振荡周期；整体来说，该信号与重力波探测器观察到的典型致密双星整合不一样，而更类似不稳定中子星坍塌、双黑洞正面碰撞等事件。

我们不知道用来建造曲速引擎的物质类型，因此不知道它在宇宙传播时是否与正常物质相互作用，也无法直接检测相关信号，但若高等外星文明已经弄清楚如何建造并使用曲速引擎，现有天文台或许能探测到一丝痕迹。

作者：zhiyongz

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