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Star Trek 之曲速〈warp speed〉简介
warp理论可免于光速而造成之时间延迟效应〈等效定律〉
作者: fonghsin@email.gcn.net.tw（b7401039@med.mc.ntu.edu.tw整理）
曲速航行与宇宙四度空间模型 fonghsin@email.gcn.net.tw（b7401039@med.mc.ntu.edu.tw整理）
宇宙四度空间模型与曲速航行
如果将我们所身处的空间和所谓的子空间想象成一体的，就比较好理解了。（也就是说物体同时存在于航行的子空间，一直延续到真实空间。）以爱因斯坦所提到的 "四度空间" 模型，我们所身处的三度宇宙空间亦会向第四度（时间轴）弯曲，一如二度空间的平面向三度空间弯曲，而形成一个球形。
（事实上说 "四度时空" 会比 "四度空间" 恰当, 但大家都说习惯 "四度空间" 了， 下面也就不改口了）把我们所身处的宇宙想象成这样的一颗球，只差是向时间轴弯曲而不是向 z 轴弯曲。 我们所处的空间即是球体的最表面，而从表面往球中心点算进去，就是所谓的子空间。事实上，除了利用子空间场外，一些高密度的星体周围的重力场也会将星体压向宇宙中心点（宇宙模型球体中心），也不是很稀奇。只要想象一个物体同时存在于宇宙球体的最外围的真实空间与所交互作用的子空间带即可。事实上，曲速也不算是 "进入" 子空间，充其量也不过是利用线圈所产生的子空间力场，让光速的物理限制从真实空间移往子空间来计算罢了。试想，在球径较小的球体上，移动一定的距离，以所航程经过的相同角度投影到外层球径较大的真实空间，距离便可以超过光速了，由于此时真实空间的物体速度，是取决于子空间力场深入宇宙球体中心的深度（越往中心点靠近，移动同一距离的影响，投影到真实空间的距离也就越剧增（指数倍）。所以才会有曲速与真实速度的对照表。以这个理论延伸，才会有曲速十级（子空间力场达宇宙球体中心点）时，速度破表，
达曲速十级的船舰同时存在于宇宙的每一点的理论。当然了，相对于在真实空间加速无法突破光速，StarTrek里的 starship 似乎也飙不到 warp10。（除了少数例外的几集）
进入子空间？
在 StarTrek 里，曲速航行应该是利用子空间 field（翻译成 "力场"）。藉由这个 subspace field 与子空间相互作用，让时间轴倾斜的情形在子空间上并不会造成与行进方向相平行的不合理现象，藉此突破光速。而当 subspace field 强度越强，所作用的子空间也就越接近四度空间球形模型中的宇宙中心，此时以subspace field 在靠近宇宙中心点子空间移动一定的距离，投影至真实空间上的 starship 速度当然就遽增。所以才会有曲速每跳一级，starship 的速度就呈 "指数倍" 跳升的现象吧。当物体以曲速航行时, 还是在真实空间上, 并无所谓 "物质" 存在于子空间的说法。所谓的子空间力场，是作用于子空间作用的。并不是说船因此而 "进入" 子空间。而是将整艘船被包在 "子空间" 移动的作用范围内。一个球状的四度空间的球型宇宙模型上, 足可解释这个现象。
光速限制与爱因斯坦
其实有关于真实世界的物体无法超过光速的看法是爱因斯坦出生时的那个年代人的想法。起因于有人发现到一个非常难解的现象： "无论物体运动的速度为何，所测到的光速值都是一致的。" 这是实验的结果，而不是有人事先提出解释这件事。只是这个实验结果太过于诡异，使得解释它的人众说纷纭。
其中劳伦兹所提出的理论（事实上类似的理论也不是他先提出来的，更早提出理论的人反而因为是无名小卒而乏人理会）这个理论便是： "所有物体都会沿着运动方向缩小自身的距离，使得测到的光速值维持一致。" 并写下了劳伦兹转换式，可以精确计算出何种速度下物体缩小的距离，还有时钟变慢。当然这种说法有点吊诡，也有些无赖。有人的印象认为这就是 "相对论"，那实在是差远了。爱因斯坦那时还只是一个无名小卒呢。
其实爱因斯坦的相对论完全放弃了 "时间变慢" 与 "距离缩短" 的想法，而改以一个四度空间的模型来解释实验数据。解释得很帅，只是太多人对其有错误印象罢了。小弟以前也曾经想过时钟变慢的问题，那时小弟想，既然是相对运动，那就无所谓绝对运动，那又怎么会有静止的人时间不变，而运动中的时钟变慢呢。若按照相对运动来说，反而应该是双方都认为对方的时钟变慢了呢。
不过有趣的是是，以爱因斯坦的四度空间模型来看，还真的是会发生两个之间有运动差的物体，彼此观察对方的时钟，都认为对方时钟变慢的现象呢。小弟以前没实际推算过四度空间的运作方式，那天在 EXPLORE！探索频道上看科学的足迹4x（正确的集数忘了）节目时，它演绎了一遍四度空间模型，真是棒透了。所有的物理理论，模型，都是为了解释真实世界上所发生的现象。然而差强人意的是，往往解释了一边，另一边就出现了矛盾。感觉上就好像是地毯上破了一个洞，想找块合适的布料填补上去。但因布料剪得形状不恰当，结果试图将布料放进去时，这边放得进去，结果另一边就塞不下了。
在爱因斯坦之前，也有许多人曾经对光速恒值的现象加以说明，包括时间变慢与距离变短等，但这些理论总是像形状不合格的布料，无法完全填补传统理论上的漏洞，反而闹出更多的笑话。
但是小弟必须再强调的是,爱因斯坦的相对论完全放弃了 "时间变慢" 与 "距离缩短" 的想法。他的想法是，运动中的物体，其时间轴会沿着运动方向倾斜过去。也就是说，它有自己的时间轴。再换句话说，所有的物体都有自己的时间轴，由于时间轴的倾斜，所以观察其它物体时才会认为对方时间变慢，距离变短。
因为在真实世界里，若单靠推进动力加速物体，如果依传统牛顿力学来看，其速度会越来越快，然后突破光速。然而新一代的科学家则认为当物体速度接近光速时（从别人的眼光看来），其质量会增加（当然还是从别人的眼光看来），距离会缩短（还是另外一个观察者的看法），使其永远无法突破光速。
但爱因斯坦的四度空间则是达光速的物体，其时间轴倾斜至与行进方向相平行，也是一个不合理的现象，所以理论上依然有光速限制的部份。
何谓 warp 10？
des.bbs@bbs.ee.ntu.edu.tw（Guardian）wrote： >我记得transwarp不是用warp factor来计算的,曲速十级的 >定义是瞬间达到空间中任何一点,也就是"无意义".
只是有一点要说明的是 trans-warp 不等于 warp10。 warp 10 是速度破表（实体同时存在于宇宙球面上的每一点）而 trans-warp 与传统的 warp-device都是让 starship 以曲速航行的装置（或者称之...技术）像 borg 所使用 trans-warp 飙起来，速度就比 starfleet 的 warp 快了二十几倍，但以速度对照表来看，还是在曲速 9.???...上，并没有到 warp 10，也没有 voyager 到 warp 10时发生的那一切。 不过有趣的是，在 TNG 里（enterprise 吸入一个生物内撞毁 1 次后时光倒流六小时的那集）似乎是设定当超越warp 10 后（也就是 warp 11，warp 12...），时间就可以倒流。（那集 Riker 有提到）但 voyager 那集似乎又设定成在 warp 10 时，便已经打破线性时间的限制... （voyager上的船员超速进化与退化，幅度超过数百万年）小弟就不晓得以后 paramount 要如何设定这些关系了。另外，在 tng 里也有几集因为各种特殊原因 enterprise飙到速度破表（是不是 warp 10 小弟就不敢下断言了）的。 trans-warp，小弟倒不认为那是最后的解答。不过可以确定的是，voyager 那集所使用的 transwarp与 borg 所用的 transwarp 一定有着关键性上的不同吧。
曲速航行中的物体是否会撞上现行空间上的物体？
会。所以以曲速冲向恒星、黑洞，或任何够份量的东东， 当然是会死得很惨惨惨...。如果将我们所身处的空间和所谓的子空间想象成一体的，就比较好理解了。（也就是说物体同时存在于航行的子空间，一直延续到真实空间。）
事实上，曲速也不算是"进入"子空间，充其量也不过是利用线圈所产生的子空间力场，让光速的物理限制从真实空间移往子空间来计算罢了。试想，在球径较小的球体上，移动一定的距离，以所航程经过的相同角度投影到外层球径较大的真实空间，距离便可以超过光速了，由于此时真实空间的物体速度，是取决于子空间力场深入宇宙球体中心的深度（越往中心点靠近，移动同一距离的影响，投影到真实空间的距离也就越剧增（指数倍）
[ 本帖最后由 剑寒心 于 2006-2-5 22:53 编辑 ] |
发表于 2006-2-5 22:49
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爽哉 太专业
