Question

超光速旅行不一定是幻想

Answer 1

#和宇宙有关的一切#

爱因斯坦的相对论以光速为物体运动最高极限为假设。现在没人质疑这个假设，因为目前的所有理论和观察都符合这个假设。可是超光速旅行非常让人憧憬：即使人类能以光速旅行，以一生的时间，甚至以数十代人的时间，人类也走不远。我们所在的银河系的半径就有52万光年，而银河系仅是宇宙数千亿星系中的一个，宇宙直径更有900多亿光年。

如果不能以超光速旅行，人类能走得出太阳系吗，走得出银河系吗？

可大家注意没有，宇宙年龄有130多亿年，而宇宙直径有900多亿光年 (大家不妨去网上搜一下这些数据)。在宇宙直径最边缘的两点是如何在130多亿年的时间里分离到900多亿光年的距离的？它们在130多亿年来的平均分离速度是光速的7倍左右。但这并不和光速极限相矛盾！因为爱因斯坦的光速极限的假设是物体运动的速度，而天体相互远离的速度在很大的程度上是由于宇宙膨胀引起的。就是说即使两个星体静止不动，由于它们中间的宇宙空间膨胀而使它们相对远离了。

所以，假如我们有个飞船能够让前方的空间收缩，让后面的空间扩张，就可以在不违反物体运动以光速为极限的条件下，以超光速的速度到达目的地。

其实，早在1990年数学物理学家米盖尔 阿尔古皮尔（Miguel Alcubierre）就提出了在保持爱因斯坦相对论的条件下、以扭曲空间的方式实现超光速运行的理论可行性。

大科幻作家刘慈欣在“三体”三部曲里就提到两百年后的人类终于掌握了弯曲空间的技术而实现近光速旅行。但好像他还没敢写超光速旅行。美国大科幻作家弗诺·文奇（Vernor Vinge）在“深渊之火” (A Fire upon the deep)中则毫无顾忌地描叙述超光速旅行，几千光年的距离几个月就到了。

但超光速旅行的理论模型的成立需要假设有能量密度比真空还要稀少的空间，也就是需要有负能量密度的存在。所以，这个理论究竟仅是数学模型还是反应物理现实还需要研究。

值得指出，今年7月美国休斯顿“无限空间研究所” (LSI - Limitless Space Institute) 的 哈罗·德怀特（Harold White） 博士和他的团队在研究中偶然发现了一个符合阿尔古皮尔负能量密度理论的微型结构（Worldline numerics applied to custom Casimir geometry generates unanticipated intersection with Alcubierre warp metric | SpringerLink）。他们指望下一步能建立一串阿尔古皮尔负能量结构以便延长观察时间和研究这个扭曲微空间的特征，特别是研究被推测的超光速运动。

超光速旅行可能并不完全是幻想。