曲速

根據時空扭曲（或者説壓縮）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運動的物體就意味着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。

曲速引擎就是説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。

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》裏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》裏則暗示曲速科技更早些年就已經被使用，雖然證據不明。小説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 ^[2]  。

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；畢竟總體來説，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(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劃的課題，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。)

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 。(另有未經證實的説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)，而一羣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：

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。

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；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置了一項公式，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

利用數學軟件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)：

要對曲速推進系統有更深入的討論，通常會參考由裏克·史騰巴赫(Rick Sternbach)和麥可·奧田(Michael Okuda)所着的《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：

曲速場理論與應用，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。

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。雖然實際程序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「光速脱離級數」(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。

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，然而在影迷社羣中有過爭論，討論到這項禁令是隻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，曾有這麼一例，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。

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。（事實上説 "四度時空" 會比 "四度空間" 恰當, 但大家都説習慣 "四度空間" 了， 下面也就不改口了）

把我們所身處的宇宙想象成這樣的一顆球，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。只要想象一個物體同時存在於宇宙球體的最外圍的真實空間與所交互作用的子空間帶即可 ^[3]  。

在 StarTrek 裏，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" 存在於子空間的説法。所謂的子空間力場，是作用於子空間作用的。並不是説船因此而 "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。

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，使得解釋它的人眾説紛紜。

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： "所有物體都會沿着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。當然這種説法有點弔詭，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。

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".

只是有一點要説明的是 trans-warp 不等於 warp10。 warp 10 是速度破錶（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 裏（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。

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劃(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。這項計劃在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序的解。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(或者説時空更為恰當)翹曲的量度，而不是實際速度。