曲速

曲速

源自美國科幻片《Star Trek》,中文《星際迷航》中的一種科技。是《星際迷航》中被廣泛用於太空旅行的一種方法。在曲速狀態下可以實現超光速飛行。

曲速旅行(warp travel)是一種通過在壓縮時空中航行的技術,其原理就是在運動物體周圍利用反物質驅動的曲速引擎製造一個人工的曲力場(warp field),從而使物體能在這個扭曲的時空泡(warp bubble)中以若干倍於光速的速度移動。曲速(warp)就是衡量在這個時空泡里運動的物體的速度。

基本介紹

  • 中文名:曲速
  • 外文名:warp
  • 套用:這一科技當前僅存在於理論
  • 性質:一種衡量速度的單位
  • 出處:《星際迷航》
  • 單位:層級
曲速簡介,分類,發展,超曲速引擎,超曲速實驗,外星人,速度,理論與科技,彈射效應,環境影響,實踐,四度空間模型,何謂子空間,進入子空間,曲速航行,光速限制,曲速10級,

曲速簡介

分類

曲速曲速
根據時空扭曲(或者說壓縮)的程度,曲速分為0-10。其中曲速10在理論上是達不到的,因為以曲速10運動的物體就意味著在任何時間在任何地點都出現,而即便在科幻作品中也還沒有發明一種能達到曲速10的曲速引擎(warp drive)。而曲速2已經超過光速了,曲速9的飛船能在26秒內飛躍一個太陽系的距離。《星際迷航:航海家號》系列中星聯最快的星艦能達到曲速9.99.。
曲速(Warp)與曲速引擎(Warp drive)。
曲速(Warp)與曲速引擎(Warp drive)有二重涵義,皆關於超光速航行。原先出現科領域中的星際迷航(Star Trek)之中,後來也涉及到理論物理的一種時空模型。
曲速引擎飛船曲速引擎飛船
曲速引擎就是說一個物體前的空間迅速彎曲縮小,物體後的空間迅速彎曲擴大。就像在後面吹氣球將物體擠向前,物體在曲速泡內以亞光速航行。不過要使空間彎曲要太陽的10億倍能量。

發展

虛擬宇宙歷史
星際旅行中多個星球都有自己開發出曲速的發展歷史;在地球,曲速是澤弗蘭·科克倫(Zefram Cochrane)所開發。在電影《星際迷航8:第一次接觸》里提到的發明年代是第三次世界大戰終戰後10年的2063年;但在原始影集《星際迷航:原初系列》里則暗示曲速科技更早些年就已經被使用,雖然證據不明。小說星際奇旅之星際聯邦(Star Trek: Federation)則提到2061年寇克瑞恩發明曲速引擎。
其他文明,比如瓦肯人或安多利亞人則比地球更早發明曲速引擎,在地球開始接觸外星文明的前期(例如:22世紀),這些行星的曲速科技也遠超前於地球所能及,比如最高可達速度與最高巡航速度。
在星際奇旅試映劇集《The Cage》里,曲速被稱為「時間翹曲」(time warp)。這集裡反應了時間障(time barrier)已被打破,但既然這些對話是對一群船隻失事的星際旅行者報告的新訊息,則不可能是指光速障的打破。(試映劇集描繪了一堆事情是與後來影集不相符的。)
曲速引擎飛船運行時的空間扭曲變化曲速引擎飛船運行時的空間扭曲變化
曲速航行的速率通常以曲速層級(warp factor)代之。一般認為曲速1級是真空光速(c);更高的層級下,速率呈指數增加。原始影集的數個劇集曾設定了企業號冒著危險以高曲速層級航行,一度高到曲速14.6級("That Which Survives")。然而,任一曲速層級的實際速度從未在螢幕上顯明地被陳述,以作為經典紀錄。更甚者,各影集中航行時間與星際距離在陳述上,從未嚴格地保持一貫性(甚至是相當鬆散的)。
在了解這是個問題,也想 wanting to remove this plot element, 《下一代》的創造者決定曲速10級應作為最大值。後台的星際奇旅術語建議將曲速尺標重新調整,將舊曲速6級變為新曲速5級,而曲速10級為無限大速度而無法達到。製作人指示船隻可以任意接近曲速10級,但就是無法到達剛好曲速10級。如此則貴族與旅人等生命體則能以相當快的速度航行,又可以迴避限制。舉例而言,據估計,旅人將企業號推進到曲速9.999996級的速度。而第四代影集《航海家號》中的劇集"Threshold"附議了這項設定,其中角色提到曲速10級的速度是不可能達到的,因為那是無限大的速度——但不管如何,隨後他們卻達到了,伴隨了快速地(反向)演化成兩棲類的蠑螈的副作用。(雖然許多影迷、製作人員,甚至是該集的編劇與製作人Brannon Braga普遍忽略該集的事件。)
一般普遍接受:以曲速航行的船艦不會感受到任何形式的時間展長;畢竟總體來說,曲速船艦與宇宙間沒有資訊交換。若船艦是採用衝量引擎,速度則為次光速(亞光速),會感受到時間展長,因為衝量式驅動的船隻仍處在正常時空連續體。也因為這樣,多數船隻會將衝量速度限制在大約四分之一光速。

超曲速引擎

超曲速(transwarp)被多次使用,指的是曲速引擎的高階形式,常為博格人所使用;但也是一項不成功的星際艦隊開發計畫的課題,出現在電影石破天驚中。如同欲進入曲速而不會用上無限多的能量,是要在星艦的周遭產生曲速場來突破光速障(在我們的宇宙中是個理論上不可能的事件);相似地,也需要超曲速場來達到非常高的超光速速率(使得船艦能在很短時間內橫越銀河等級的距離。)

超曲速實驗

星際聯邦實驗
實驗中的聯邦星艦精進號 (NX-2000)在史戴爾斯(Stiles)艦長的領導下,成為聯邦對於超曲速技術的實驗船艦。雖然在石破天驚的大熒幕上並未解釋,一般認為超曲速是傳統曲速引擎的快速版本。精進號的首次操作測試會失敗,是因為史考提的暗中破壞,因此才能阻止精進號追逐企業號。在電影邁入未來的事件中,精進號(在蘇魯艦長的領導下)已經改裝上標準曲速引擎,因此被認為超曲速測試是以失敗告終。
在2374年,聯邦星艦挑戰號的船員被派任一項任務,前往研究聯邦領域中的稀有子空間壓縮現象。原先希望對於這個異常現象的進一步研究,能夠引領創造出可用的超曲速引擎。不幸地這項任務被珍哈達的攻擊所打斷,然而船艦由婕琪·戴克斯少校、麥爾斯·歐布萊恩總管、朱利安·巴希爾醫官和沃爾夫少校成功奪回。

外星人

博格人(在下一代上下二集劇集"Descent"與航海家號最後劇集"Endgame")發現了名叫”超曲速導管“(transwarp conduits)的異常現象——一些特別的子空間區域使得超曲速航行可以比傳統曲速引擎快到成百上千倍。博格超曲速導管是由編碼過的迅子脈衝所啟動。當博格船隻進入超曲速導管時,會感受到極大的重力場剪應力。為了補償,博格人設計了船隻前方的的結構完整力場(structural integrity field)。人造導管由超曲速中繼站(transwarp hub)連線起來。已知有六個中繼站存在,但一個在劇集"Endgame"中被摧毀;而且珍妮薇少將刻意將自身感染神經裂解性病原體(neurolytic pathogen)後再被同化入集合體,整個博格集合體可能也因此遭到毀滅。雖然這點需要進一步的釐清,但既然博格人是彼此連結,很可能每個博格個體都遭受連帶的毀滅。
博格超曲速技術類似於Arturis種族所用的量子滑流技術。

速度

企業號E正在曲速航行原始影集《星際迷航》中,根據金·羅丹貝利(Gene Roddenberry)與他的劇集編劇指引,曲速速率(s)與曲速層級(w)的三次方呈倍數關係:無法解析 (Missing texvc executable; please see math/README to configure.): s(w) = w^3c 。(另有未經證實的說法指出羅丹貝利原本是要將曲速層級的數字簡單地對應到光速的倍數,例如曲速9級表示9倍光速(c),而一群早期的影迷在一間旅館圍住他,告訴他這種設定是無法運作的。)
按照這樣原則,可以將星際爭霸戰中不同曲速層級(Warp Factor)所對應的速率列表如下:
曲速層級
幾倍光速(c)
大約速度(千米/秒)
曲速1級
1
3.0x10^5
曲速1.5級
3.375
1.0x10^6
曲速2級
8
2.4x10^6
曲速3級
27
8.0x10^6
曲速4級
64
1.9x10^7
曲速5級
125
3.7x10^7
曲速6級
216
6.5x10^7
曲速7級
343
1.0x10^8
曲速8級
512
1.5x10^8
曲速9級
729
2.2x10^8
曲速9.25級
~791
2.4x10^8
曲速9.5級
~857
2.6x10^8
曲速9.75級
~926
2.8x10^8
曲速10級
1,000
3.0x10^8
曲速11級
1,331
4.0x10^8
曲速14.6級
~3,112
9.3x10^8
曲速15級
3,375
1.0x10^9
然而這樣設定仍然無法完整解釋整個影集所出現的場合,因為如此企業號航行速度變得過慢,和電視影集中所提的有時相牴觸,例如That Which Survives這集中,企業號以曲速8.4級航行了11.33小時,而橫越了990.7光年(此段文句為史巴克的台詞)。這樣計算出來的速率超過600,000倍光速;即使是曲速15級,這樣也還超過兩個數量級。
There is also the fact that the Enterprise could quite easily travel to and from the edge of the galaxy at will (Is There in Truth No Beauty and By Any Other Name), a journey which should take years at the typical warp 8, if warp 8 is merely a cube of the warp factor.
This discrepancy between the behavior of warp speeds in the show and the simple formula of the warp factor cubed was picked up by fans in the 1970's and 80's who published books like Star Trek Maps (all published material is considered non-canon, even if it is by Paramount-approved Pocket Books) where the idea of an additional factor, referred to as the Chi factor or the Cochrane factor, was used in the warp calculations. The idea was that since warp drive pulls in space, you get higher speeds in areas where there is high density of mass, and lower speeds in areas of low density. If we take a warp factor and cube it, we take that product and multiply it by the number 1292.7238 (the Chi or Cochrane factor), to get the actual speed that the ship travels at (this is the number that was factored out of the factoids from That Which Survives). The Cochrane factor represents an "average" density of space in the UFP. Other areas of space will have different values for it. This is one way to explain the relationship between stated warp factors and actual calculable speeds as given in the dialogue in the episodes. Although it is not actually canon, it at least explains how the ships behaved as they did, without having to find higher exponents to factor the warp base numbers by, as 星際奇旅藝術指導麥可·奧田(Michael Okuda)did later for TNG (which nobody on the show ended up paying attention to anyway).
新式曲速層級對應的速度表與消耗功率。白色是新式速度;鉻黃色是消耗功率;圖中另標有舊式曲速層級對應的速度表,以藍綠色呈現。在後起的幾部影集,奧田以舊制為基礎設定了一項公式,但做出了幾個重要的改變。For warp 1–9, 若w是曲速層級,s是以公里每秒計量的速率,而c表示光速,則無法解析 (Missing texvc executable; please see math/README to configure.): s(w) = w^{10 \over 3}c . 在曲速9級到曲速10級間的半開放區間,w的指數項快速地增加到無限大。如此,在奧田式尺度中,曲速以漸進線方式趨向曲速10級。這段區間並沒有精確公式,因為在這一段所摘錄到的速率是根據手繪曲線。然而在1995年,寇克瑞恩曲速力學進展獎(Cochrane Award for Advancements in Warp Mechanics)頒給了一位勝出者,其所提的曲速公式為[1]:
其中
利用數學軟體所產生來的曲線竟然和原始手繪曲線極度相符。
下方為新式曲速層級(warp factor)和它們以公里每秒為計的大約值,以及幾倍光速(c):
曲速層級
幾倍光速(c)
大約速度(千米/秒)
曲速1級
1
3.0x10^5
曲速2級
10.079
3.0x10^6
曲速3級
38.941
1.2x10^7
曲速4級
101.59
3.0x10^7
曲速5級
213.75
6.4x10^7
曲速6級
392.50
1.2x10^8
曲速7級
656.13
2.0x10^8
曲速8級
1,024
3.1x10^8
曲速9級
1,516.4
4.5x10^8
曲速9.2級
1,649
4.9x10^8
曲速9.6級
1,909
5.7x10^8
曲速9.9級
3,053
9.2x10^8
曲速9.9753級
6,000
1.8x10^9
曲速9.99級
7,912
2.3x10^9
曲速9.9999級
199,516
6.0x10^10
Here is a table of the times it would take to cover a number of distances. Since warp 1 is c, the distances for warp 1 (in years) is the light year distance. Earth's solar system is approximately 1.2x1010 km wide, measured as the diameter of the Oort Cloud.
曲速層級
幾倍光速(c)
橫越太陽系
到南門二
橫越星區
橫越聯邦
橫越本銀河系
到仙女座銀河系
曲速1級
1
11小時
4.36年
20年
1,000年
100,000年
2,500,000年
曲速2級
10.079
1小時
6個月
1年
100年
10,000年
200,000年
曲速3級
38.941
17分鐘
6周
6個月
25年
2,564年
51,000年
曲速4級
101.59
6.5分鐘
18天
2個月
10年
990年
19,800年
曲速5級
213.75
3分鐘
8.4天
34天
4.6年
467年
9,345年
曲速6級
392.50
1.7分鐘
4.6天
18.6天
2.5年
255年
5,102年
曲速7級
656.13
1分鐘
2.8天
11.3天
1.52年
152年
3048年
曲速8級
1,024
38秒
1.7天
7.1天
1年
100年
1,953年
曲速9級
1,516.4
26秒
1.2天
4.8天
8個月
66年
1,319年
曲速9.2級
1,649
24秒
1.1天
4.4天
7個月
61年
1,217年
曲速9.6級
1,909
20.7秒
23小時
3.8天
6個月
53年
1,051年
曲速9.9級
3,053
13秒
14小時
2.4天
3.8個月
33.3年
660年
曲速9.9753級
6,000
6.6秒
7.1小時
1.2天
1.9個月
16.9年
335年
曲速9.99級
7,912
5秒
5.4小時
22小時
1.4個月
12.8年
254年
曲速9.9999級
199,516c
0.2秒
12.8分鐘
52分鐘
1.6天
6個月
10年
後起的影集在遵守這些速度規範上做得比原始影集好;然而仍離「完美」這詞甚遠。《銀河飛龍》的末後集數(例如"Descent")和這些規範相牴觸,而《銀河前哨》所提到的聯邦星際艦隊的戰略操作(艦隊移動)也是以奧田式尺度下不可能達到的速度在運作。《重返地球》雖然是以奧田尺度的基礎作為前提,但在幾回顯著的例子,例如"Parallax"或"The 37's"這兩集中,提到的曲速速度也和奧田標準相差甚遠。
In general, the farther away a Star Trek show is in production date from the publish date of the Star Trek Technical Manual, the more likely a ship would be to travel at the "speed of plot". For example, in the Star Trek: Enterprise pilot episode they give a time and speed to Neptune that accords with the original series' formula, but then they estimate a trip to the Klingon Homeworld at warp 5 as a four-day journey, placing it just one light-year away from Earth—far closer than the nearest stellar system, Alpha Centauri. This plot hole has later been wrapped up by various sources that suggest that there is a spatial rift that allowed the Enterprise to arrive at the Klingon homeworld in such a short length of time, and that it was the Vulcans who provided Enterprise with the whereabouts of this shortcut. It should be noted, however that such a high speed for warp 5 is consistent with the extremely high speed given for warp 8.4 in That Which Survives, which has the speed at over 600,000 times lightspeed (therefore warp 5 would be 161,500 times lightspeed). In those terms, four days travel at warp 5 places the Klingon homeworld at 1,772 light years (or 536 parsecs) away from Earth.

理論與科技

要對曲速推進系統有更深入的討論,通常會參考由里克·史騰巴赫(Rick Sternbach)和麥可·奧田(Michael Okuda)所著的《下一代技術手冊》(Star Trek: The Next Generation Technical Manual)第五章「曲速推進系統」,其中提到幾項主題:
曲速場理論與套用,包括了曲速測量、速度,以及限制。
物質-反物質反應組,包括了反應物噴射器、磁性約束節、反應腔,雙鋰水晶(戴立辛水晶)的角色,以及能源傳輸導管。
曲速場機艙,包括了電漿噴射系統、曲速場線圈,以及曲速推進效應。
反物質儲存與輸送、曲速推進系統燃料供應、巴薩衝壓噴射機的燃料補給,以及船上反物質生成。
輪機室操作與安全、緊急關閉流程,以及災變發生流程。
然而需注意的,影集常常有與《下一代技術手冊》或《深空九號技術手冊》矛盾的地方。
連續體扭曲推進(continuum distortion propulsion)的精髓在於產生包復船艦的曲速場。利用來自物質/反物質反應產生出的高能電漿,以其對曲速機艙的子空間線圈充能,可以產生出曲速場。
能夠克服廣義相對論所提的限制,其關鍵在於子空間場減低了所包復物體所感的重力常數。如果場的影響使重力常數減到零值,這時傳統上需遵守的相對論就不發生作用,以此情況下,質量因素已被挪除。船艦可以透過「非對稱蠕動場」操控獲得推進力。這是指子空間場是按照從前向後的架構充能,因而將船艦周遭的空間推動,, 而肇生了連續體扭曲推進(continuum distorsion propulsion)這樣的名字。一層曲速場可以達到曲速一級的速度,然而有意思地,這樣的速度並非剛好是光速,以這樣速度行進的物體,即使是光本身,在光速上下的兩種速度態之間交替變換,每個態的停留時間不超過普朗克時間。
達到高曲速層級的關鍵在於將多層曲速場套疊在一起,並調和曲速場間的耦合率和去耦合率。在高曲速時,耦合與去耦合效應造就了更大的推進力。如同上面曲速尺標圖所指的,要達到高曲速層級所要花的能量隨著速度極快地增加,使得要達到曲速10級看起來是不可能的——場的耦合與去耦合率會短於蒲朗克時間,同時能量要求會超過曲速核所能負載。
既然曲速場是對齊好的,並以從前到後的架構產生,就生出了一項疑問:如果場沒有對齊的話會出什麼狀況?推測上,這會造成船艦結構完整度的災難性影響——船身一部分會以比其他部分更快的速度航行,然而船身會撕裂開來。

彈射效應

在星際奇旅全部系列中,曲速航行的一項副作用是彈射效應(Slingshot effect)。在星際爭霸戰最初幾個劇集中的"Tomorrow is Yesterday"這集內容中,企業號發生意外而首次發現這項效應,成了利用曲速引擎做時光旅行的方法。雖然實際程式的設定故意保留模糊化,但大體上它涉及了以高曲速向恆星航行(設定於第四部電影《搶救未來》,大概速度超過曲速9.8級),軌跡設定在精確計算的彈射路徑。若成功,則旅行至過去或未來都是被允許的。相同的技術隨後於劇集Assignment Earth中被故意使用,目的是進行歷史研究;其中此技術被命名為「光速脫離級數」(light speed breakaway factor)。而在電影《搶救未來》中又被用上;其中此技術被稱為「時間翹曲」(time warp)。這項技術在《下一代》劇集"Time Squared"中被提及是一種可行的時間旅行方法。

環境影響

在《下一代》第七季劇集"Force of Nature"中,曲速航行對子空間有不利影響,且在一些區域,頻繁使用航線的路徑上可能會造成子空間裂縫。因此在此之後的劇集,超過曲速5級的航行被禁止,然而在影迷社群中有過爭論,討論到這項禁令是只針對受影響區域而設,或者是全區的禁令。如果這是全區的限制,那在之後的劇集與系列影集則被廣泛地忽略,也鮮少提及。然而,曾有這么一例,在《下一代》一集中,皮卡德艦長下令以高於曲速5級的速度航行,而有人提醒他這項禁令。一些影迷臆測已有技術解決方案被發現,並可能用到了聯邦星艦航海家號的曲速引擎上頭。這點由星際奇旅官方網站的圖文庫所證實,其中解釋了航海家號設計上可以高於曲速5級的速度航行而不會造成子空間破壞,比如空間裂縫。元首級星艦企業號-E也配有進階曲速動力引擎,允許相當高的曲速航行而不破壞空間結構。

實踐

引擎是否可行
如許多星艦迷所知,許多未來性技術是在星際奇旅中首次被勾畫出來,並且後來也被真正的發明,例如摺疊式手機、通訊徽章、皮下注射器(hypospray)、精靈刀(機械手臂光子刀),以及目前正在開發中的物品(例如VISOR)。於1996年,美國國家航空暨太空總署(NASA)成立了突破性推進物理計畫(Breakthrough Propulsion Physics Program, BPP),其中部分經費支援了曲速引擎方面的推測性工作。這項計畫在2002年中止。
思想實驗還在理論物理荒蕪的前沿漫步前進,時至今日仍未有允許曲速航行且被主流科學接受的體系被拓展出來。一些物理學家提出一種超光速航行的模型,以洛侖茲流形的架構來陳述;這種架構在廣義相對論中被用以建立時空模型。然而,相反於平常的誤解,這些模型並非愛因斯坦場方程式的解。它們也沒有給出如何實做曲速泡(warp bubble)的提示。These models do however show that while it is indeed impossible to go faster than the speed of light, in principle it might be possible to circumvent the problem by suitably "warping" spacetime itself. 其中最廣為人知的是阿庫別瑞引擎,具有有趣的特質——其用詞上與星艦系列術語一致:「曲速層級」是空間(或者說時空更為恰當)翹曲的量度,而不是實際速度。

四度空間模型

何謂子空間

以愛因斯坦所提到的 "四度空間" 模型,我們所身處的三度宇宙空間亦會向第四度(時間軸)彎曲,一如二度空間的平面向三度空間彎曲,而形成一個球形。(事實上說 "四度時空" 會比 "四度空間" 恰當, 但大家都說習慣 "四度空間" 了, 下面也就不改口了)
把我們所身處的宇宙想像成這樣的一顆球,只差是向時間軸彎曲而不是向 z 軸彎曲。 我們所處的空間即是球體的最表面,而從表面往球中心點算進去,就是所謂的子空間。
事實上,除了利用子空間場外,一些高密度的星體周圍的重力場也會將星體壓向宇宙中心點(宇宙模型球體中心),也不是很稀奇。只要想像一個物體同時存在於宇宙球體的最外圍的真實空間與所互動作用的子空間帶即可。
事實上,曲速也不算是 "進入" 子空間,充其量也不過是利用線圈所產生的子空間力場,讓光速的物理限制從真實空間移往子空間來計算罷了。試想,在球徑較小的球體上,移動一定的距離,以所航程經過的相同角度投影到外層球徑較大的真實空間,距離便可以超過光速了,由於此時真實空間的物體速度,是取決於子空間力場深入宇宙球體中心的深度(越往中心點靠近,移動同一距離的影響,投影到真實空間的距離也就越劇增(指數倍)。所以才會有曲速與真實速度的對照表。(註:這一解釋根本違反了相對性原理。宇宙中任何一點都是平權的,也就是說宇宙中任何一點都可以被認為是宇宙中心,因此此球面解釋是不能成立的。)
以這個理論延伸,才會有曲速十級(子空間力場達宇宙球體中心點)時,速度破表,達曲速十級的船艦同時存在於宇宙的每一點的理論。
當然了,相對於在真實空間加速無法突破光速,StarTrek里的 starship 似乎也飆不到 warp10。(除了少數例外的幾集)

進入子空間

在 StarTrek 里,曲速航行應該是利用子空場。藉由這個子空間場與子空間相互作用,讓時間軸傾斜的情形在子空間上並不會造成與行進方向相平行的不合理現象,藉此突破光速。而當 subspace field 強度越強,所作用的子空間也就越接近四度空間球形模型中的宇宙中心,此時以subspace field 在靠近宇宙中心點子空間移動一定的距離,投影至真實空間上的 starship 速度當然就遽增。所以才會有曲速每跳一級,starship 的速度就呈 "指數倍" 跳升的現象吧。當物體以曲速航行時, 還是在真實空間上, 並無所謂 "物質" 存在於子空間的說法。所謂的子空間力場,是作用於子空間作用的。並不是說船因此而 "進入" 子空間。而是將整艘船被包在 "子空間" 移動的作用範圍內。一個球狀的四度空間的球型宇宙模型上, 足可解釋這個現象。

曲速航行

光速限制

其實有關於真實世界的物體無法超過光速的看法是愛因斯坦出生時的那個年代人的想法。起因於有人發現到一個非常難解的現象: "無論光源運動的速度為何,所測到的光速值都是一致的。" 這是實驗的結果,而不是有人事先提出解釋這件事。只是這個實驗結果太過於詭異,使得解釋它的人眾說紛紜。
其中勞倫茲所提出的理論(事實上類似的理論也不是他先提出來的,更早提出理論的人反而因為是無名小卒而乏人理會)這個理論便是: "所有物體都會沿著運動方向縮小自身的距離,使得測到的光速值維持一致。" 並寫下了勞倫茲轉換式,可以精確計算出何種速度下物體縮小的距離,還有時鐘變慢。當然這種說法有點弔詭,也有些無賴。有人的印象認為這就是 "相對論",那實在是差遠了。愛因斯坦那時還只是一個無名小卒呢。
其實愛因斯坦的相對論完全放棄了 "時間變慢" 與 "距離縮短" 的想法,而改以一個四度空間的模型來解釋實驗數據。解釋得很帥,只是太多人對其有錯誤印象罷了。小弟以前也曾經想過時鐘變慢的問題,那時小弟想,既然是相對運動,那就無所謂絕對運動,那又怎么會有靜止的人時間不變,而運動中的時鐘變慢呢。若按照相對運動來說,反而應該是雙方都認為對方的時鐘變慢了呢。
不過有趣的是,以愛因斯坦的四度空間模型來看,還真的是會發生兩個之間有運動差的物體,彼此觀察對方的時鐘,都認為對方時鐘變慢的現象呢。小弟以前沒實際推算過四度空間的運作方式,那天在 EXPLORE!探索頻道上看科學的足跡4x(正確的集數忘了)節目時,它演繹了一遍四度空間模型,真是棒透了。所有的物理理論,模型,都是為了解釋真實世界上所發生的現象。然而差強人意的是,往往解釋了一邊,另一邊就出現了矛盾。感覺上就好像是地毯上破了一個洞,想找塊合適的布料填補上去。但因布料剪得形狀不恰當,結果試圖將布料放進去時,這邊放得進去,結果另一邊就塞不下了。
在愛因斯坦之前,也有許多人曾經對光速恆值的現象加以說明,包括時間變慢與距離變短等,但這些理論總是像形狀不合格的布料,無法完全填補傳統理論上的漏洞,反而鬧出更多的笑話。
但是小弟必須再強調的是,愛因斯坦的相對論完全放棄了 "時間變慢" 與 "距離縮短" 的想法。他的想法是,運動中的物體,其時間軸會沿著運動方向傾斜過去。也就是說,它有自己的時間軸。再換句話說,所有的物體都有自己的時間軸,由於時間軸的傾斜,所以觀察其它物體時才會認為對方時間變慢,距離變短。
因為在真實世界裡,若單靠推進動力加速物體,如果依傳統牛頓力學來看,其速度會越來越快,然後突破光速。然而新一代的科學家則認為當物體速度接近光速時(從別人的眼光看來),其質量會增加(當然還是從別人的眼光看來),距離會縮短(還是另外一個觀察者的看法),使其永遠無法突破光速。 但愛因斯坦的四度空間則是達光速的物體,其時間軸傾斜至與行進方向相平行,也是一個不合理的現象,所以理論上依然有光速限制的部份。

曲速10級

記得transwarp不是用warp factor來計算的,曲速十級的 >定義是瞬間達到空間中任何一點,也就是"無意義".
只是有一點要說明的是 trans-warp 不等於 warp10。 warp 10 是速度破表(實體同時存在於宇宙球面上的每一點)而 trans-warp 與傳統的 warp-device都是讓 starship 以曲速航行的裝置(或者稱之...技術)像 borg 所使用 trans-warp 飆起來,速度就比 starfleet 的 warp 快了二十幾倍,但以速度對照表來看,還是在曲速 9.???...上,並沒有到 warp 10,也沒有 voyager 到 warp 10時發生的那一切。 不過有趣的是,在 TNG 里(enterprise 吸入一個生物內撞毀 1 次後時光倒流六小時的那集)似乎是設定當超越warp 10 後(也就是 warp 11,warp 12...),時間就可以倒流。(那集 Riker 有提到)但 voyager 那集似乎又設定成在 warp 10 時,便已經打破線性時間的限制... (voyager上的船員超速進化與退化,幅度超過數百萬年)小弟就不曉得以後 paramount 要如何設定這些關係了。
另外,在 tng 里也有幾集因為各種特殊原因 enterprise飆到速度破表(是否達到warp 10不確定)的。 trans-warp,小弟倒不認為那是最後的解答。不過可以確定的是,voyager 那集所使用的 transwarp與 borg 所用的 transwarp 一定有著關鍵性上的不同吧。
曲速曲速
問:曲速航行中的物體是否會撞上現行空間上的物體?
答:會。所以以曲速沖向恆星、黑洞,或任何夠份量的空間物體, 當然是會發生災難性結果——船毀人亡。不過一般設定航線時會繞開這些東西;像彗星這樣的移動物體,有偏導儀來幫助。

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