光速可以超越！爱因斯坦的理论也无法反驳，无需虫洞的星际穿越

绝望的星际旅行

1977年，NASA的旅行者1号探测器发射升空，如今已经快42年了。经历了42年的飞行，旅行者1号成为了飞行最远的人造设备，距离地球超过224亿公里。

然而，它想要飞到距离太阳系最近的比邻星那么远的位置上（4.22光年），恐怕还需要7万年的时间。即使是飞出太阳系（超过1光年的半径），也需要上万年。

（图片说明：旅行者1号）

令人绝望的数字。

更加绝望的数字，还在后面：目前已知最宜居的系外行星Gliese 581 g距离我们20光年；银河系的半径大约为5万-10万光年；可观测宇宙的半径达到了470亿光年。

可是，所有这些距离，都不是最令人绝望的，真正让人看不到希望的，是速度。一百年前，伟大的物理学家爱因斯坦告诉我们：在宇宙中，没有任何物质能够超越光速。这意味着，即使人类的科技发展得再快，也无法让宇宙飞船达到每秒30万公里。

考虑到光年的定义，即使达到光速，我们到达Gliese 581 g也要20年，飞出银河系至少需要5万年，想要到宇宙的边界去看看，需要470亿年……而且到达的那一天，那里已经不是宇宙的边界了。

光速：人类的枷锁

光速就像是禁锢着人类的枷锁，让我们对太阳系以外的世界都可望而不可即。相对论告诉我们：当一个物体速度提升的时候，它的质量也会增加，随着它越来越接近光速，质量的增加也越来越快。而物体的加速是需要推力的，而加速度的大小又与质量成反比。当物体极度接近光速时，继续给它加速的力将会变成无穷大，这是不可能的，因此只有没有质量的光子可以达到光速。

而且，从理论上来讲，一旦超过光速，将会彻底打破物理学定律，甚至时间逆转，这也都是不可能的。然而，科学家是一群“不信邪”的人。正是他们敢于挑战固有思维的勇气，让人类的科学能够发展到今天。他们相信，即使是光速不可超越的说法，也是有可能推翻的。

目前来说，比较热门的突破光速的理论就是虫洞和曲率驱动引擎。不过，最近德国哥廷根大学的物理学家Erik Lentz在《经典与量子引力》杂志上撰文称，他的理论可以比曲率驱动引擎可行性更高，更容易实现对光速的突破。

超光速的空间

诚然，爱因斯坦的理论告诉我们物质是不可能达到光速的，但我们在宇宙中的确可以看到超越光速的现象。实际上，我们宇宙的膨胀速度，就已经超过了光速，否则怎么可能在138亿年的时间里膨胀出470亿光年的半径呢？

（图片说明：空间的膨胀不受光速限制）

然而，这并不违背爱因斯坦的理论，因为空间本身并不是物质，不携带信息，因此不会受到光速的限制。而那里的天体只是附着在空间内的存在，它们本身的运动速度不超过光速，只是那里的空间超过了光速而已。

因此，有些科学家提出：我们如果能够利用这个原理，那么也可以让我们的航天器随着空间的膨胀而实现超光速的飞行。具体来说，如果我们有一种设备，能够将航天器前方的时空进行一种“扭曲”，然后让空间往那里膨胀，那么我们的航天器就可以随着空间一起飞过去，同时不受光速的限制。

（图片说明：曲率驱动引擎）

换句话说，如果能够创造一个具有负能量的空间，那么就可以实现这种航行，这就是曲率驱动引擎的概念。不仅如此，如果能够利用负能量，我们也可以实现虫洞的稳定存在。因此，对于许多的科学家来说，负能量将是解决星际航行的终极秘钥。

孤立子

不过，Lentz对于负能量并没有那么多的兴趣，反而对另一个概念充满了好奇，那就是孤立子。孤立子是一种比较特殊的波，也就是所谓的孤立波，但具有粒子的特性。最神奇的是，孤立子可以在经历了交互作用的情况下保持稳定的速度、能量和形状等特性。

（图片说明：孤立波艺术图）

根据Lentz的计算，孤立子的存在并不违背爱因斯坦的广义相对论，而且只需要正能量密度，而不是需要假设一种还没有得到确认的负能量概念。从这一点来说，它要比虫洞和曲率驱动引擎更具有可行性。

如果我们有足够强大的能量，那么就可以利用这些孤立子创造出“曲率气泡”，从而实现超光速飞行，同时还不用担心受到恐怖的潮汐力所造成的伤害。

当然了，大家也注意到了我们提及的一个前提，那就是足够强大的能量。实际上，Lentz的计算结果显示，这个能量的确强大得惊人。他指出：“如果想让这种引擎将一个半径为100米的  航天器提升到光速，它所需的能量相当于木星质量的数百倍。”

（图片说明：科学家们设计的各种曲率气泡）

这是个什么概念呢？Lentz做了一个对比，和现代核反应堆相比，这个能量要大了30个数量级！也就是说，这需要至少100万亿亿亿个核反应堆可以……

也就是说，这个看似更可行的理论，仍然会在很长的时间内仅仅停留在设想的层面上。即便如此，仍然有很多人对此充满了兴趣，据说已经有两个科学团队想要和他进行讨论，向他索取数据以进行更深入的研究，而他本人也将开直播来介绍自己的这个成果。

不管怎么说，即使现在无法实现，类似这样的想法对于我们来说也具有非常重要的启迪意义。至少我们已经提出了超越光速的可能，接下来把问题转移到如何降低这种星际旅行的能耗上就可以了。Lentz相信，当能耗问题解决后，我们就可以着手讨论建造原型机的工作了。

（图片说明：各种航天器前往比邻星所需的时间）

超越光速的星际旅行，已经从幻想变成了可能。科幻片里的剧情正在变成现实，随着星际旅行的实现，或许我们也终将可以解答宇宙中是否有其他生命的问题。