編譯／韋士塔

科幻電影及小說中的時光旅行，似乎已更接近成為現實。美國航太總署（NASA）馬歇爾太空飛行中心（MSFC）工程師伯恩斯（David Burns）提出一個創新的概念「螺旋引擎」（Helical Engine），理論上可加速至光速的99%，而且不需使用燃料推進。

人類對於宇宙的探索，到目前為止仍是觀察多於實際探測，因為宇宙過於浩瀚。即使以目前最快的速度飛行，仍有許多地方在人類有限的生命中難以抵達。

NASA一直尋求技術的突破，希望打造超光速引擎，進而實現前往其他星球的夢想。墨西哥國立自治大學（National Autonomous University of Mexico）核子科學研究所的歐庫比瑞教授（Miguel Alcubierre）也曾提出曲速引擎概念，透過「壓縮宇宙前方的空間，膨脹後方的空間」的方式，推動太空船前進。如果能建構出類似曲速引擎幾何形狀的時空，就可望實現超光速旅行。

要達成歐庫比瑞教授的目標，需要一種能量密度為負的物質。正常的重力場會使空間收縮，負能量則有反重力的效果，也就是曲速引擎擴張空間所需。然而，目前所有已知物質都遵守質能守恆公式，能量密度為正值。

儘管物理學並未否定負能量場存在的可能性，但根據科學家計算，曲速引擎所需的能量過於龐大，幾乎等於把木星的質量轉換為能量的程度，在現實中並不可行。

而伯恩斯提出的概念，雖然無法達到上述的超光速飛行速度，但若能實現，將是太空旅行的一大突破。根據他發表的報告，「螺旋引擎」是以相對論為基礎，利用近光速下的質量改變效應，來推動物體前進。

根據伯恩斯的構想，如果把引擎視為一個盒子，其中有一條線，套上一個圓環，透過彈簧推動圓環前後運動，形成振盪。

在正常狀態下，這個盒子只能隨著圓環運動而前後移動，無法前進。伯恩斯的構想則是，若能讓圓環向前滑動時質量增大，向後滑動時質量縮小，就能使盒子加速前進。

至於該如何完成這種加速，伯恩斯認為可依據狹義相對論進行，也就是物質以近光速運動時，質量就會增加。他認為，若能用粒子加速器代替「圓環」，在沿著線前進時加速到相對論速度，後退時減速，就能達到推進效果。

根據伯恩斯的推算，這種運動方式一開始的推進速度雖然不快，但在沒有摩擦力的太空中，理論上可以持續提升至逼近光速，而且不需要使用傳統的火箭燃料。一旦實現，地球飛往火星只需12.5分鐘。

伯恩斯的報告引發討論，一些科學家指出，所有慣性系統都不可能獲得完全無摩擦的工作環境，伯恩斯的「螺旋引擎」須在零摩擦力的環境中才能到光速，難以實現。儘管如此，伯恩斯的想法仍值得讚許，或許也能成為其他科學家突破的靈感來源。