物体的速度可能超光速吗？（下）

2020-04-03 18:19阅读：

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文 | 陈思进

物体的速度可能超光速吗？（下）

我在《物体的速度可能超光速吗？（上）》（《科普时报》2020年3月6日第3版）中最后提到，前几年，欧洲宇航局试验的新型“吸气式电推进器”，虽然最终能使飞船达到光速的0.23%，可是距离光速的1%都还差得很远。我们接着来讨论这一话题。
物体的速度可能超光速吗？
早在17世纪，开普勒就提出了太阳帆，直到上个世纪20年代后期，航天学家弗里德里希·灿德尔经过近10年的淬练，再度提出并完善了此概念。
在太阳帆飞船上配置一个巨大的薄膜镜片，来反射太阳或其他来源的光，照射在镜面上的光，经由光子的反射产生辐射压提供了微小的推力，调整反射风帆与太阳间的角度，可以让飞船受到的推力方向相对应地产生改变，它比“吸气式电推进器”的速度更快。
不过，从地球到太阳的距离上，光在一平米太阳帆上产生的推力只有0.9达因，还不到一只蚂蚁的重量。因此，这个太阳帆就要造得非常大，并且开始的速度非常慢。不过，这和离子发动机一样，只要时间够长，就可以产生惊人的速度。由于太阳帆飞船可以到达的距离非常远，所以欧航局的科学家估计，它将最终加速到7.5万公里/秒，即光速的25%！
然而，即使达到光速的四分之一，太阳帆飞船距离真正的超光速，还差得很远很远。
根据相对论的原理，飞船飞得越快，就需要越多的能量。当飞船接近光速时，飞船的质量会变的无穷大，那再加速的

能量也就需无穷大。
光速限制不断地提醒人类，到此为止吧，不能再往前了！也就是说，如果光速真是宇宙的终极速度，那么人类倾其所有，也无法制造出超光速飞船。但是，人类在未来，能否有其他方法可以绕开这个限制，以达到超光速的目的呢？
爱因斯坦倒是有一个非常巧妙的解决办法，在他的广义相对论之中，空间非但是平的，而且还可以弯曲。这一理论很快就被对太阳系的高精度天文观测所证实，时空的确是可以被折叠甚至压缩的，质量足够大的恒星就可以弯曲周围的空间。这就好比在一个席梦思床上放一个很重的球，这个球就会陷下去，这和空间弯曲的表现非常类似。而在太阳系中，就因为太阳使得周围空间弯曲，使得八大行星好似“定格”在太阳周围的弯曲空间之中，并围绕着太阳旋转。
基于这一理论基础，1994年，墨西哥理论物理学家米给尔·阿库别瑞（Miguel Alcubierre），在遵守广义相对论中爱因斯坦方程的前提下，提出了阿库别瑞引擎（也称“曲速引擎”，而《三体》称之为“曲率引擎”），通过时空弯曲使得超光速航行变为可能。
有意思的是，早在上个世纪60年代的科幻影视系列《星际迷航》中，就已经将曲速引擎作为太空船的标配发动机了。在剧中，飞船使用的是一种可以扭曲时空的神秘物质，激活这种物质后，由引力压缩飞船前方的时空，并将时空拖到飞船的后方。这并非飞船超越了光速限制，而是时空在飞船周围的移动，人在飞船里不受任何引力影响，甚至一点感觉都没有。飞船的前方可以看到所有星球都被快速拉伸成一条线，但在飞船后面则是一片漆黑，什么都看不到。
从理论上而言，曲速引擎飞船能够以光速，超光速10倍、甚至几十倍的速度到达目的地，使得人类到达几百光年之外都成为可能，一旦成为现实，我们去小灰人家乡串门儿，就像从家里的客厅走到书房一样（说不定小灰人就是这么做到的）。
但问题是，当阿库别瑞发现曲速引擎所需的神秘物质，必须具有负压强和负能量，这与目前已知的所有物质属性都完全不同，因此，物理学家将其命名为Strange matter（奇异物质）。
然而，在实验室中合成奇异物质，要比合成反物质（之前已介绍过反物质）还要困难，甚至穷尽整个地球资源也只能合成几个原子级别的奇异物质。通过计算得知，要建造一艘超越光速一倍的曲速飞船，所需要的奇异物质总量，相当于太阳质量的三分之一，这显然不是在短时期内人类所能做到的。而《星际迷航》中企业号飞船服役的时间是2151年，也就是100多年之后。很显然，20世纪60年代的编剧对于获取奇异物质的难度一无所知。
不过，奇异物质可能存在于中子星或者是黑洞的内部、甚至到千米级别的夸克星。而夸克星是极有可能存在的，那么奇异物质的获取就将成为可能，曲速引擎也就有可能在遥远的未来变成现实。
但是，那个遥远至少对我们来说是遥不可及的，那让我们再换一种思路——让思维来超光速旅行吧：
我们之所以想发明超越光速的飞船，是为了能够让自己能快速到达某个地方，但是对我们的身体和飞船本身来说，把任何质量大于光子的东西加速到光速都是不可能的。
如果能够最终搞清楚意识是什么，是一种能量，还是一种物质，抑或是一种波？如果它是一种波，并且可以使用一种方式脱离物质单独存在，那么把这种波加速到超光速就成为可能。未来，也许等这种技术成熟了，我们只要宅在家中足不出户，就可以遨游整个宇宙，甚至回到过去或者去向未来。不过，这一切的到来，都需要我们先真正搞明白意识是怎么一回事。
看上去，研究意识好像比研究超光速要简单得多，而且这一切一旦真正实现了，人类就将进入苏联天文学家尼古拉·卡尔达肖夫（Nikolai Kardashev）提出的4级文明了（关于卡尔达肖夫文明指数，将撰文详谈）。
最后顺便提一下，我正在创作中的科幻长篇系列小说《超时空拯救》（第一部已经出版）中的一个科幻设定，就涉及了意识的跨时空旅行……

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