光速,宇宙中最令人費解的規(guī)律之一。然而,每秒30萬公里的光速在直徑930億光年的可觀測宇宙中微不足道。盡管光速在宇宙中如此緩慢,對人類文明來說卻是無法企及的。目前最快的探測器速度也只是光速的千分之一,即每秒300公里,并且無法長時間保持。在這樣的速度下,甚至無法到達(dá)火星,更別說離開太陽系了。
針對這種局面,不少人考慮超光速的可能性。然而,愛因斯坦早已證實了超光速的不可行性。準(zhǔn)確地說,有質(zhì)量的物體無法達(dá)到光速,更別說超越它了。因為當(dāng)人或宇宙飛船接近光速時,其質(zhì)量會迅速增加,直到達(dá)到無限大,而宇宙中沒有無限多的能源來推動質(zhì)量進(jìn)一步加速。因此,超光速是不可能實現(xiàn)的。
愛因斯坦也提出了繞過光速限制的方法,即廣義相對論中的時空扭曲。在我們宇宙中充滿彈性的時空中,如果我們能夠通過特殊手段將時空折疊形成通道,就能夠在短時間內(nèi)跨越千萬光年。這種現(xiàn)象被稱為蟲洞,也被稱為愛因斯坦-羅森橋。
如果沒有利用蟲洞技術(shù)而超越光速,據(jù)愛因斯坦認(rèn)為,將會引發(fā)時間邏輯的漏洞。因為當(dāng)速度越快,時間流逝越慢,對光子而言,時間是靜止的。而如果超越光速,時間將會逆流,也就是所謂的時空回溯。
在這種情況下,一艘超光速飛行的飛船將在起飛之前就到達(dá)目的地,甚至更嚴(yán)重的是,如果引發(fā)類似祖父悖論的時空穿越,整個時間線都將被破壞。
目前唯一讓飛船本身超光速的方法是利用空間曲率驅(qū)動;驹硎菍⒖臻g拉伸成一個泡泡,在理論上壓縮物體前方的空間,并擴(kuò)大物體后方的空間,使得飛船實際上是在這個曲率泡內(nèi)移動,從而可以無視光速的限制。
這種被稱為奧庫比埃里飛船的裝置由三部分組成:內(nèi)部是泡泡或乘客空間,時間在其中流逝得更慢;外部有負(fù)能量和正能量的殼,以及沒有變化的正?臻g。
涉及到負(fù)能量就變得復(fù)雜了。廣義相對論認(rèn)為宏觀世界中不存在負(fù)能量,它只在量子領(lǐng)域中有所蹤跡。因此,曲率驅(qū)動技術(shù)首先需要解決的問題是如何從微觀領(lǐng)域收集負(fù)能量。提及量子領(lǐng)域,就不得不提到量子糾纏的超光速效應(yīng),盡管這個過程本身不傳遞任何信息,但它確實是目前已知的唯一超光速現(xiàn)象之一,另一個是宇宙本身的超光速膨脹。
盡管人類文明距離光速還有很長的路要走,但目前的宇航速度已經(jīng)到了需要革新的階段;瘜W(xué)推進(jìn)技術(shù)將來必將被可控核聚變所取代。到那時,前往火星只需幾天時間,前往月球也只需幾小時。整個太陽系將成為我們探索的領(lǐng)域,就像19世紀(jì)的地球海洋一樣。乘客們最多只需半年的時間就能抵達(dá)太陽系的任何一個角落。
盡管光速對人類來說仍然是一個無法企及的目標(biāo),但我們在探索超光速的可能性方面取得了一些進(jìn)展。雖然超光速本身是不可行的,但通過利用愛因斯坦的相對論,我們可以找到繞過光速限制的方法,如蟲洞和空間曲率驅(qū)動。這些概念為我們提供了一種思考超光速旅行的框架,盡管目前還存在許多技術(shù)和理論上的挑戰(zhàn)。
無論如何,在不斷前進(jìn)的科學(xué)和技術(shù)的推動下,人類對于超光速旅行的夢想或許有望成為現(xiàn)實。盡管目前的探索還處于初級階段,但這些努力為我們揭示了宇宙中的奧秘,并推動了人類文明的進(jìn)步。在未來的某一天,我們也許能夠超越光速,開啟全新的宇宙探索時代。