在正式開始這篇文章之前，我先列出來一些資料，供讀者參考 地球到月球的距離是38萬公里，地球到太陽的距離是147500000公里（別數了，一億四千七百五十萬公里），太陽到冥王星的距離是11800000000公里（118億），到最近的恆星半人馬座α星的距離是41300000000000公里（413萬億）。太陽到冥王星的距離就是太陽系可見半徑的距離，光速是299792.5km/s，也就是說光要穿過太陽系需要10.93小時。 1961年11月，在西弗吉尼亞州綠岸的國家射電天文臺，11位權威舉行了一次祕密會議，當時會議的主題是有沒有地外智慧生命。與會者提出了所謂“綠岸公式”。綠岸公式的每一個項都將所有有關因素考慮進去了，很嚴謹，很邏輯。：N=R+fp*ne*fl*fi*fc*L 其中：R+代表了每年新生的類似太陽的恆星；fp為有可能存在生命的恆星系；ne為運轉軌道在恆星的生物域內，從人類標準來看已經具有生命發展條件的行星的平均數；fl為條件優越，生命已經出現的行星數；fi為在所屬恆星的生命週期內住有智慧生物的行星；fc為已經居住著存在先進技術文明的行星；L為文明延續時間，因為考慮到宇宙的廣度，只有持續了很長的文明社會才可能互相接觸。如果我們對這個公式中的所有項都取最小值，那麼最後的N為40。但是要是我們全取最大值，則N=50000000。換而言之，在最不利的情況下，綠岸公式告訴我們在銀河系裡至少也有40個智慧種群正在跟其他智慧生物尋求接觸。最誇張的可能，則是有多達五千萬個未知的智慧種族正在等待宇宙間的資訊。美國天體生物學家卡爾·薩根博士向我們保證，根據統計學的計算，地外文明至少曾經訪問過地球一次。這些考慮和假設很可能有想入非非和一廂情願的成分，但是綠岸公式可是數學公式，它是沒有一點猜測的水分的。 所以我堅信外星人是存在的。而且有可能是比我們先進得多的文明。在這種情況下，進行星際航行勢而必行，本文就此問題展開論述。 我們知道，以人類現在的科技還無法進行星際航行，我們的足跡最遠也只不過到過月球。星際航行分為行星際航行和恆星際航行。在我們人類發展出恆星際航行的技術之前，我們必須對人類的技術文明與能夠實現星際航行的技術文明之間的差距有個清醒的認識。這種差距不是大小和多少的問題，而是文明級別上的差距。 當我們能夠進行星際航行時，必然是掌握了可控核聚變技術或是反物質技術。在這裡我簡單介紹一下，核聚變是太陽能量產生的根本原因，也是氫彈爆炸的原理。它和原子彈爆炸的原理正好相反，原子彈爆炸是利用重原子核裂變成兩個或幾個較輕的原子核釋放的能量，氫彈則是利用輕原子核聚變為重原子核釋放的能量。雖然我們在20世紀中葉就已經能夠精確的掌握和控制核裂變的全過程，並建造出核電站、核動力發動機等，但是要想控制核聚變的反應程序就難得多。沒錯，我們是可以利用核聚變製造出氫彈這種超級炸彈，不過那是瞬間產生能量，可控核聚變難就難在“可控”二字上。關鍵原因在於溫度，進行核聚變時會產生高達上億的溫度，沒有任何物質能承受得住這麼高的溫度，要知道太陽內部溫度也不過是2000萬攝氏度。現在理論上我們有兩個辦法來把溫度約束在一定範圍內，那就是慣性約束和磁約束。慣性約束要利用反作用力，反作用力是一種慣性力，靠它使氣體約束，所以叫慣性約束。磁約束是在空間加上強磁場，利用洛倫茲力將粒子約束在一定範圍。不過實現這兩種方法也很難很難，據樂觀派估計，我們至少還需500年才能完全掌握可控核聚變這門技術，那時候人類將徹底擺脫能源危機，能源將成為這個星球上最廉價的商品。反物質這個概念是由20世紀著名的科學家狄拉克提出來的，他預言每種基本粒子都會有與它相反的粒子，這種物質就稱為反物質。比如我們知道電子帶負電，質子帶正電，那麼帶正電的電子和帶負電的質子就是反物質。這個偉大的預言一直到60多年後才被歐洲大型強子對撞機證實。當反物質與正物質接觸的瞬間，二者會同時湮滅，品質完全轉化為純能量。這是目前人類所知的能量轉換效率最高的方法，並且這一過程嚴格遵守愛因斯坦的質能方程E=mc2。 這似乎與星際航行有點不沾邊了，但是我們必須考慮能量的問題。為什麼現在我們還不能進行星際航行？ 其中很大一個原因就是無法解決能的問題。有些朋友可能說，現在人類不是已經能控制核裂變了嗎，我們可以利用核裂變來給飛船提供能量。這個想法不錯，但僅僅是不錯。首先，就我們所知的核聚變它的能量轉換效率也是很低的，只有4%而已，那麼核裂變就更低了。不過如果我們掌握了可控核聚變技術，進行星際航行似乎不再是個夢。至於反物質，我們現在也只是知道有這個東西，還沒有一套完整的理論來支援我們進行反物質的研究。我們可以想象，如果我們利用核聚變來發動飛船，4%的轉化效率使我們不得不攜帶更多的燃料，這也必須把飛船建造的更大，更大的飛船意味著消耗更多的能，而且速度也不會很快，光速的百分之一已經是極限。這樣的話隨便進行一次星際航行都需要幾十上百年，顯然我們不會浪費這麼多時間去航行一次。但如果我們是利用反物質問題就變得簡單得多，我們的飛船不用建造得那麼大，燃料也不用攜帶的那麼多，這將大大減輕飛船的品質，而速度也可以提升到光速的十分之一，甚至更高。不過保守來算的話，完全掌握反物質的技術也需要萬年。能得問題是怎麼也規避不了的。 現在我們再來看一下速度的問題。正如愛因斯坦在1905年提出的狹義相對論，任何有品質的物體，它的速度都不會超過光速。而這與我們的常識是違背的（事實上直到現在也有很多人反對相對論），然而這個理論是正確的，它已經被多次的實驗和觀測所證實，我們沒有理由否定這個理論。根據牛頓第二定律，如果你給靜止的物體一個推力，這個物體將向你推的方向走，這沒問題，F=ma闡釋的就是這個道理。事實上，你第二次推這個物體的時候用同樣大的力卻不會產生同樣的加速度。在低速時我們觀察不到這個現象，沒錯，常識統治一切。但是在物體高速運動時牛頓定律就顯得不那麼適用了。你給物體的推力有一部分用來使它的速度增加，但也有一部分增加了它的品質， 所以相比與第一次這個物體的速度增加的就少了。隨著速度的增大，越來越多的力被用來增加它的品質，增加速度的卻越來越少，當這個物體被加速到接近光速時，幾乎所有的推力都被用來增加它的品質，最後你給這個物體無窮大的力，它也只能到達光速，而品質卻是無窮大。這就是光速極限理論。但就算我們把飛船的速度加到光速，我們從地球到最近的恆星半人馬座α星也要4.4光年，也就是說我們要在飛船中度過4.4年，再加上到星球上探索的一年時間，沒有10年我們是不會回到地球的。而且還有一個更加棘手的問題，飛船以光速前進的過程中，要規避行星、小行星以及各種天體。但是我們是用電磁波來進行資訊的傳遞，沒有比這個更快的速度了。當飛船以光速前進時它的速度與訊號傳遞速度相等，也就是說，撞擊警報剛響起，撞擊便發生了。在這種情況下，我們就不得不尋找新的資訊傳遞方式。有些人寄希望於1935年發現的量子糾纏（愛波羅悖論，由愛因斯坦及其兩個助手以悖論的方式提出）現象，此現象解釋為空間存在兩個或幾個粒子，其中一個發生變化時，其餘粒子在同時發生相應的變化，不需要時間。我們的資訊傳遞若是能依賴於量子糾纏，那麼理論上上述問題可解。不過請注意，是理論上，現實中我們還沒有製造出以量子糾纏為原理的資訊傳遞工具。而且這方面的研究也相當有限，受實驗條件限制和不可避免的環境噪聲的影響，現在製備出來的糾纏態並非都是最大糾纏態。如果沒有高於光速的資訊傳遞方式，我們就必須保證飛船穿越宇宙空間時經得起塵埃、碎石等的打擊。如果這艘飛船沒有很好的防禦的話，那麼不久這艘飛船就變得千瘡百孔了。怎麼給飛船加上防護呢？強磁場就是很好的防護罩。現在人類製造出破壞力最大的武器就是核彈，這艘飛船要能夠承受住核彈的反覆轟炸而不受一點傷害。因為核彈的破壞力主要來自三個方面：衝擊波、高溫和強輻射。但是，如果核彈是在太空中爆炸的話，那麼所有能量幾乎全部以輻射的方式釋放，這是因為衝擊波的產生必須依靠空氣，而太空中絕對零度的低溫也使得高溫能維持的時間非常短暫。我們的核彈爆炸所產生的輻射量還遠不及飛船達到亞光速時所承受的巨大宇宙輻射。對於一個以光速飛行的飛船，宇宙中所有粒子和宇宙塵埃都相當是高能粒子。粒子相對飛船執行的速度和它產生的輻射強度呈正相關。如果我們觀測到星際飛船的速度越高，則表明它的防禦力也越強。所以我們的強磁場必須能夠經受住核彈的轟炸（這是最最最基本不過了）。當然，我們可以避免與大型天體（例如恆星）相撞的危險，而宇宙中那些基本粒子也可以被強磁場阻滯在外面，但是一些小型天體就不是隻靠強磁場就能躲過去的了。1994年，蘇梅克·列維9號彗星裝上了木星，這是自從人類發明望遠鏡之後的首次也是唯一一次目擊這種天文奇觀。這顆長達5000米的彗星雖然被木星的潮汐力扯成了21塊，但是給木星造成的疤痕比地球的直徑還長，撞擊釋放出的能量相當於全球所有核武器加起來的750倍（相當恐怖）。所以飛船在前進的時候需要不停的調整方向避免發生撞擊，而這也需要電磁波來傳遞訊號，所以在這種情況下飛船的速度是不能大於光速的，否則我們將接收不到訊號，也看不見天體發出的光，發生撞擊的危險就大大的提升了。那麼我們讓飛船接近光速但不會達到光速，是不是就能解決問題了呢？這看起來好像可行，但是還有一個問題，就是時間膨脹效應。愛因斯坦提出，當物體運動的速度越快，則對它而言時間將會變慢（就好像你在火車裡，感覺火車並沒有動，但是四周的景象卻在往後退一樣）。因為我們本體和飛船一起被加速，所以感覺不到時間膨脹效應。飛船上的人認為從地球到半人馬α星所需要的時間不是4.4年而是一個星期，但是地球上的人卻不會同時經歷時間膨脹效應，在他們看來，這艘飛船確實飛行了4.4年，而這段時間對飛船上的人來說可能僅僅是一個星期。如果航行的距離比這更遠，所需的時間就越長，那麼時間膨脹效應也就越明顯，當這艘飛船飛行了1000年的時候，飛船內部的人認為只過去了一個月的時間甚至更短。等到他們凱旋的時候會發現地球和原來相比完全不同，這些宇航員也要進行一次深刻的“未來休克”。自然，我們是不願意用這種方法去進行星際航行的。 然而，如果愛因斯坦的質能方程成立的話，就應該有數學家們稱為虛數品質的物體存在。這種粒子被叫做快子，它與基本粒子的特性正好相反，快子永遠以高於光速的速度行進。它的能越大，速度越小。如果你給一個快子一個推力，它的能會被加大，但是速度卻會慢下來，最後你給它一個無窮大的力，速度也只會減小到光速。如果你給它一個阻力，或是讓它通過一個阻滯介質，它的能會被減小，但是速度會增加，當你給它一個無窮大的阻力時，它的能會被減小到最小，但是卻會以相對於靜止宇宙來說無窮大的速度飛行。如果我們利用快子的這一特性使飛船的速度增加，那麼這艘飛船可以在一瞬間將速度增加到無窮大，到達目的地時再減小到光速並繼續減速，最終達到速度為零的狀態。這看似是個可行的辦法，不過直到今天我們也沒有發現過快子，雖然它遵守質能方程，但也有可能在另外一個我們目前還不知道的式子中被否定。比如，有些科學家認為，如果有快子存在的話，因果關係定律（在時間上因必須先於果）就將不成立了。我們有理由相信快子的存在，不過沒有發現就沒有利用，而且就算有，我也不知道該如何將普通亞原子粒子變成快子，或怎樣使這個過程還原。在快子執行中，光子執行的所有困難都會激增，因為在轉變時發生任何一個差錯都不僅會將所有的東西擴散到幾千百萬公里以外，而且甚至可能是幾千百萬光年以外。所以這個理論也不成熟。 有時，人們曾設想，有一天，我們可以將飛船上的所有帶品質的粒子，包括船員和乘客身上的帶品質粒子全部變成各種型別的不同光子。那麼，這些光子就可以以光的速度運動，不需任何加速，也不需消耗一般加速時所需要的能量 。在一般情況下，這些光子會以光的速度向四面八方散開。但是，我們不妨設想，在有鐳射光束產生的情況下，可能發生一種變化：鐳射將向同一方向前進，比如朝半人馬座α星前進。一旦這些光子到了半人馬座α星，它們又轉變成原來的粒子——不需要減速、不需要平常情況下這種減速所需的能。但是這也有缺陷，首先，我們只是以光速前進，去隨便哪個星系都需要幾百上千光年，甚至更遠，那麼我們就要走幾百上千年，顯然這是不現實的。另外，我一點也不敢斷言，像我這樣隨意將能和速度分開是否妥當。我很懷疑，即便我們能將粒子轉變成光子並以光速前進，到最後發現轉變時所需的能和加速減速時所需的能一樣多，我們得用同樣多的能來使物體減速到光速以下。因此，“光子執行”也許並不能節省時間，也節省不了能。而且，我們也不知道該如何把物質轉變成光子並還原（設想一下自己的大腦被打亂成光子再被還原的情景吧！）。有些人認為這完全可以想象，但是就連他們自己也找不出任何一個可行的辦法。 如果不能轉變成光子，考慮到時間膨脹效應以及資訊傳遞問題，我們就必須看看低速下的情況了。如果一艘飛船的速度是3000km/s，這個速度通常講起來很快了，因為這是，飛船從地球到月球只需要兩分鐘，但這還只是光速的百分之一，時間膨脹效應也微不足道。然而問題是加速和減速時間太長。我們拿加速舉個例子，日常生活中我們乘坐汽車，一般十秒鐘左右就可以達到汽車的最高時速（或是限速）。如果這輛汽車最高時速3000km/s呢？十秒鐘加速到這個速度是什麼概念？牛頓第一定律（也稱慣性定律）告訴我們，任何有品質的物體都存在慣性，即保持原來的執行狀態。如果這輛汽車以恆定的加速度加速，想想你坐在車裡，每秒鐘提速300km/s的情形吧，你和這輛汽車絕對會成為一堆再也分辨不出來的粉末。沒錯，這個加速度太大了，我們人體或是器械都承受不了。如果我們把加速度限制在人體能夠承受的範圍內呢？飛船以一個重力加速度（9.8m/s2）的狀態加速飛行，這樣經過一年就可以達到光速。同樣的，減速也需要一年，那麼這兩年你都需要固定在什麼地方，因為這時你會感覺船尾往下沉，船頭向上翹起，如果你隨意的站在某個地方，那麼你就像是從地球的高樓上往下跳一樣，結果我就不說了。試問有誰能承受住兩年的束縛？我不行，你也不行。顯然這個方法也是不現實的。 1930年，愛因斯坦和納森·羅森在研究引力場方程時提出了“蟲洞”（愛因斯坦—羅森橋）這個概念。。簡單地說，“蟲洞”就是連線宇宙遙遠區域間的時空細管。暗物質維持著蟲洞出口的敞開。蟲洞可以把平行宇宙和嬰兒宇宙連線起來，並提供時間旅行的可能性。蟲洞也可能是連線黑洞和白洞的時空隧道，所以也叫"灰道"。對蟲洞的理論研究，其中有一點就是我們驅動太空船進入蟲洞後，經過相對宇宙航行極其短暫的時間就可以從另一個出口出來，到達宇宙的另一端。這個辦法對我們來說很快了，但是一些物理學家認為，理論上也許可以使用蟲洞，但蟲洞引力過大，會毀滅所有進入的東西，因此不可能用在宇宙航行上。即使蟲洞存在並且是穩定的，穿過它們也是十分不愉快的。貫穿蟲洞的輻射（來自附近的恆星，宇宙的微波背景等等）將藍移到非常高的頻率。當你試著穿越蟲洞時，你將被這些X射線和伽馬射線烤焦。蟲洞的出現，幾乎可以說是和黑洞同時的。而且直到今年，其存在性也尚未定論。 總之，還是那句話，以人類現有的科技，進行星際航行是不現實的。至於“百年星艦”計劃，本人對其成功性表示懷疑。畢竟我們在很多方面還只是“童子軍”。