大謎團：星際旅行

■ 李卓敏

你想過什么時候人類能夠像科幻小說里描述的那么輕而易舉地到遙遠的星球去旅行？你信也罷不信也罷，科學家現在很嚴肅地看待蟲洞、時空扭曲和太空引擎這些概念。

但要把這些幻想轉化成現實就需要在以下三方面有所突破：推動力、速度和能量。盡管我們還不知道是否能夠實現這些突破，但我們至少知道如何去尋找答案。

從某種意義上說，星際旅行已經開始了。20世紀70年代，“先鋒10”號和“旅行者1”號啟動，飛離地球并且現在正飛離太陽系。但是按照現在的速度，探測器要到達距離我們最近的星球需要幾萬年，這比有記載的人類歷史還要長?？茖W技術的進一步發展能夠大大縮短這個時間，但要實現星際旅行，必須進一步實現科學技術上的突破。

第一項挑戰就是推動力，具體說就是推動劑。隨著有效負荷、目的地和速度的加大、增多，推動劑需求呈指數增加。星際旅行涉及的數字都是天文數字。比如說：要想把校車大小的有效負荷用900年時間發送到最近的星球，整個宇宙現有的推進劑加起來也不夠，當然這樣估計的基礎是使用化學引擎。如果用核裂變火箭，情況會好些，但好不了多少，因為這需要10億個巨大的油罐裝載推進劑。利用離子或反物質推進，情況會有極大的改觀，但即便使用離子或反物質，其數量仍然是個天文數字。最理想的情況就是一種不需要任何推動劑的太空引擎。有一些研究人員已經開始研究如何實現這種理想，在太空中尋找其他物質來推進，甚至設想通過改變時空本身的結構來實現，或是找到一種方法來改變重力或慣性。

第二項挑戰是速度。距離我們最近的恒星大約在42萬億千米之外，按光速計大于4光年。盡管無推進劑的太空引擎可以極大地改進速度，然而也有研究人員考慮回避光速極限以實現星際旅行。這里的回避并不是突破光速限制，而是扭曲時空本身因而形成時空上的捷徑——“蟲洞”，或移動部分時空的曲速引擎，以此回避光速限制。

曲速引擎概念好似移動的人行道，像很多機場里能夠看到的那樣。通過擴大恒星飛船之后的時空和縮小恒星飛船之前的時空，時空的一個局部就會裹挾著飛船一起移動，飛船仍然囿于其時空范圍因而慢于光速。但是當增加“移動人行道”效應時，其表觀運動則超過光速。

最后一個挑戰是能源。即便有太空引擎將能源直接轉化為運動，仍然需要大量的能源。要制造一個4.8米寬的蟲洞，大約相當于將土星質量大小的東西轉化成負能量。要克服這些困難，能源生產方面需要一些突破。

為了探索我們是否能夠真正開始向著這些偉大目標前進，美國航空航天局1966年建立了突破性推進物理項目，通過學術會議、研究室和互聯網站鼓勵合作，尋找經費上能夠承受的研究。

下一步就是資助一些小型的研究任務，2年之后根據取得的進展確定這樣做是否值得。如果值得，則尋求加大支持力度；否則要等到普通科學出現重大進展時才會有所發展。

為什么要為這些看似不可能的目標自尋煩惱呢？雖然說“失敗是成功之母”，但進步不是通過承認失敗取得的。歷史充滿了對不可能性的征服：飛行的機器、登陸月球、開發原子能量等等。從液體燃料推進的火箭到第一次登月花了40年，從確定放射性衰變到第一個核反應堆只用了30年時間。

物理學繼續揭示新的可能性，這些可能性有朝一日能夠用來解決星際旅行的難題。即使我們今生或者我們孩子的有生之年不能實現推動力的突破，或者即使這樣的突破根本不可能，但作為一個社會，嘗試過總比不嘗試得到的要多得多。