超越光速

在美国休斯敦林登.约翰逊太空中心，工程师们在一间被称为鹰工厂（Eagleworks）的实验室内思索未来的火箭技术。但是请注意，他们的工作并不是改造现有的火箭发动机、赋予它们更优越的性能，也不是开发超级燃料，他们追逐的是空间运输的根本革命！例如，他们梦想在两周内到达距离地球最近的恒星半人马座比邻星，而以现有的手段抵达那里需要75000年；他们梦想在数月内跨越1000万亿千米以上的距离考察遥远的行星..而实现梦想的唯一途径就是超越光速，即速度达到每秒30万千米以上。然而，这却与一条物理学基本原理相悖。因为爱因斯坦证明，任何物质粒子，无论多么微小，其速度都无法超过光子。超越光速简直可以算是最荒谬的幻想。可这恰恰就是“鹰工厂”的目标。

在空间里冲浪

怪哉..NASA的工程师当然不会离经叛道，去质疑基本的物理学原理。那么，他们到底在想什么呢？他们另辟蹊径。毫无疑问，任何宇宙飞船都不可能超越光速；但是，这艘飞船所在的空间可以惊人的规模膨胀。证据就是这样的事已经发生过一回了！138亿年前大爆炸之时，宇宙突然急剧扩张，就像吹气球一样，只是速度要快得多：好比本来相距1厘米的两点，10-32秒后便远隔1万亿亿千米之遥！这正是超越光速的关键所在。研究人员的设想是，通过使局部空间膨胀，从而带动飞船，就像巨浪推动冲浪者那样..这主意听起来不错，但是怎样驱动这一神奇的空间巨浪呢？总不至于等待下次宇宙大爆炸吧？当然不是。听听爱因斯坦怎么说。这位著名的物理学家曾告诉我们，恒星或行星所在的空间（以及时间，不过为了简化，本文只谈论空间）被这些天体所扭曲。虽然我们看不见空间，但空间扭曲确实存在，有点像被铅球压凹的呢毯。万有引力甚至也源自于此，但这是另一回事！


神秘物质

空间的扭曲并不是随意的，而是遵循相当精密的“广义相对论方程”。同样，或许借助这些方程，可以在某一确定位置使空间膨胀以推动我们的飞船。这一革命性的推进方式由墨西哥物理学家米格尔.阿尔库维雷（Miguel Alcubierre）于1994年首次提出，但要满足一定条件..通过计算，阿尔库维雷认为，如果我们使飞船后方的空间膨胀，那么飞船前方的空间会出现相应规模的压缩。同等的膨胀和压缩相互抵消，所以飞船经过后，空间仍将保持原状。而压缩空间正是抵达目的地的关键所在。因为如果仅使空间膨胀，那么在推动飞船极速前行的同时，目的地也会变得离飞船更远！想象一下吹气球的情形：当气球膨胀时，气球表面的各点不就会彼此拉开距离吗？因此，压缩空间不可或缺，但实现起来需要一种特定的物质。阿尔库维雷曾试着描述这一可以扭曲空间的物质（因为空间不会自己扭曲，呢毯需要铅球的重压才会变形），结果它不隶属于任何已知事物种类。研究人员遂将其命名为“异物质”。理论上，两个异物质球会相互排斥而不是相互吸引（如万有引力下的传统物质）。因为异物质可产生某种形式的反重力！而且根据阿尔库维雷的计算，它携带一种负能量，而在物理学上，我们只知道正能量的存在。

实在是怪异透顶..但这并不是纯粹的异想天开，天体物理学家已同这种物质打过交道，他们为解释大爆炸时的宇宙暴胀以及至今仍在发生的膨胀而假设该物质存在。问题是我们尚未捕捉到这种物质的任何粒子。某些物理学家甚至质疑它的存在。更糟糕的是，根据阿尔库维雷的计算，要驱动宇宙飞船，需要2000亿亿亿千克这种物质。2000亿亿亿千克，这相当于木星的总量了！


甜甜圈里的飞船

令人沮丧？鹰工厂创办人哈罗德.怀特（Harold White）却不这样想。2012年9月，在休斯敦一场有关星际旅行的重要研讨会上，这位专攻火箭驱动的工程师为阿尔库维雷的设想带来了两则好消息。其一，据其论证，如果将500千克异物质围绕飞船排列成甜甜圈的模样，就可以将飞船密封在直径10米的泡泡内，并使其获得10倍光速！另一则好消息就是——怀特已经开始制造他的“泡泡飞船”！

当然，目前，这一神奇的飞船还只是一个直径若干厘米的管环，仅用于检验概念而已。尽管怀特手上没有异物质，但是根据卡西米尔效应，可在两片金属箔之间模拟出异粒子之间那样的负能量。怀特设想利用这一效应轻度扭曲时空。通往超光速飞船的道路还很漫长，但前景似乎一片光明，保密起见，美国政府甚至关闭了有关这一实验的网站..不过其他物理学家对鹰工厂能否在短期内取得成果表示怀疑。实验可产生的时空扭曲估计极其微弱，很难得到确证，更不用提制造直径10米的“泡泡”了！但是面对任何困难，怀特都表现出相当的乐观主义。对他来说，重要的是证明可行性。随后，一切皆会顺理成章。这位有远见的工程师提醒我们：1942年在芝加哥研制成功的第一个核反应堆所产生的能量甚至不足以点亮一个灯泡；但不到一年之后，第二个反应堆就可以为整个城市供电。再后来的事我们都知道..