光速,宇宙中最令人費(fèi)解的規(guī)律之一。然而,每秒30萬(wàn)公里的光速在直徑930億光年的可觀測(cè)宇宙中微不足道。盡管光速在宇宙中如此緩慢,對(duì)人類(lèi)文明來(lái)說(shuō)卻是無(wú)法企及的。目前最快的探測(cè)器速度也只是光速的千分之一,即每秒300公里,并且無(wú)法長(zhǎng)時(shí)間保持。在這樣的速度下,甚至無(wú)法到達(dá)火星,更別說(shuō)離開(kāi)太陽(yáng)系了。
針對(duì)這種局面,不少人考慮超光速的可能性。然而,愛(ài)因斯坦早已證實(shí)了超光速的不可行性。準(zhǔn)確地說(shuō),有質(zhì)量的物體無(wú)法達(dá)到光速,更別說(shuō)超越它了。因?yàn)楫?dāng)人或宇宙飛船接近光速時(shí),其質(zhì)量會(huì)迅速增加,直到達(dá)到無(wú)限大,而宇宙中沒(méi)有無(wú)限多的能源來(lái)推動(dòng)質(zhì)量進(jìn)一步加速。因此,超光速是不可能實(shí)現(xiàn)的。
愛(ài)因斯坦也提出了繞過(guò)光速限制的方法,即廣義相對(duì)論中的時(shí)空扭曲。在我們宇宙中充滿(mǎn)彈性的時(shí)空中,如果我們能夠通過(guò)特殊手段將時(shí)空折疊形成通道,就能夠在短時(shí)間內(nèi)跨越千萬(wàn)光年。這種現(xiàn)象被稱(chēng)為蟲(chóng)洞,也被稱(chēng)為愛(ài)因斯坦-羅森橋。
如果沒(méi)有利用蟲(chóng)洞技術(shù)而超越光速,據(jù)愛(ài)因斯坦認(rèn)為,將會(huì)引發(fā)時(shí)間邏輯的漏洞。因?yàn)楫?dāng)速度越快,時(shí)間流逝越慢,對(duì)光子而言,時(shí)間是靜止的。而如果超越光速,時(shí)間將會(huì)逆流,也就是所謂的時(shí)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(lèi)似祖父悖論的時(shí)空穿越,整個(gè)時(shí)間線(xiàn)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(dòng);驹硎菍⒖臻g拉伸成一個(gè)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(shí)際上是在這個(gè)曲率泡內(nèi)移動(dòng),從而可以無(wú)視光速的限制。
這種被稱(chēng)為奧庫(kù)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(shí)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(méi)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(duì)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(dòng)技術(shù)首先需要解決的問(wèn)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(gè)過(guò)程本身不傳遞任何信息,但它確實(shí)是目前已知的唯一超光速現(xiàn)象之一,另一個(gè)是宇宙本身的超光速膨脹。
盡管人類(lèi)文明距離光速還有很長(zhǎng)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(lái)必將被可控核聚變所取代。到那時(shí),前往火星只需幾天時(shí)間,前往月球也只需幾小時(shí)。整個(gè)太陽(yáng)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(shí)間就能抵達(dá)太陽(yáng)系的任何一個(gè)角落。
盡管光速對(duì)人類(lèi)來(lái)說(shuō)仍然是一個(gè)無(wú)法企及的目標(biāo),但我們?cè)谔剿鞒馑俚目赡苄苑矫嫒〉昧艘恍┻M(jìn)展。雖然超光速本身是不可行的,但通過(guò)利用愛(ài)因斯坦的相對(duì)論,我們可以找到繞過(guò)光速限制的方法,如蟲(chóng)洞和空間曲率驅(qū)動(dòng)。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(wú)論如何,在不斷前進(jìn)的科學(xué)和技術(shù)的推動(dòng)下,人類(lèi)對(duì)于超光速旅行的夢(mèng)想或許有望成為現(xiàn)實(shí)。盡管目前的探索還處于初級(jí)階段,但這些努力為我們揭示了宇宙中的奧秘,并推動(dòng)了人類(lèi)文明的進(jìn)步。在未來(lái)的某一天,我們也許能夠超越光速,開(kāi)啟全新的宇宙探索時(shí)代。