在银河系中，如何做到约会不迟到？

超光速航行——一种人类要向更高层次文明进化的必须跨越的极限。...

超光速航行，从来都是伴随着科幻作品登场的必备元素之一。自从这个C值在17世纪被手工测出，再到上个世纪80年代被仪器确定以来，它就代表者宇宙速度的极限——一种人类要向更高层次文明进化的必须跨越的极限。我们的祖先没有鳍，却因为看到了鱼儿在水里畅游发明了船只；没有翅膀，却因为看到了鸟在天空飞翔而萌生了自己也可以飞翔的想法。我们在地球漫长的岁月里不断地向其他生物“偷师”，终于创造了这个星球上有史以来最发达的文明，然而在今天，面临着迈向宇宙这一步时。人类突然发现，自己已经走到没有师可以偷的时代了。

自从哈勃望远镜被投射上太空之后，人类已经深知宇宙之广阔。距离太阳系最近的星系半人马座α星C，距离地球4.5光年；从地球我们的母星系银河系的中心，距离26,100光年；若想要到临近的仙女座见见奥特曼，则需要以光速飞行254万年。就连飞到我们的恒星太阳，都需要以光速飞行6分钟。噢，世界上最遥远的距离，就是我总是看到你的剪影，伸手却永远触不到你。

就目前可观测宇宙的范围内，人类还没有发现任何能超过光速传递信息的存在，真空中的光速似乎被上帝的钳子锁定了一样，无论怎么敲打怎么折腾，都不能将其改变一分一毫。不仅如此，爱因斯坦在100年前发布《相对论》的时候就告诉我们，光速不仅无法超越，就算要达到光速甚至亚光速都是极难的——要把一个物体加速得越快所需能量就越大，若要将其加速至光速，则需要接近无穷大的能量。

然而人类的想象力总是先于科学先行一步——从来没有一种生物能自力飞离地球，而人类却无师自通地发明了火箭；从来没有一种生物能在大气圈以外生存，我们却发明了宇航服和空间站。科幻小说的始祖儒勒·凡尔纳在1865出版的《从地球到月球》里，就描写到法国探险家米歇尔乘坐“地球大炮”发射的炮弹飞到了月球轨道，1个世纪后的1969年7月21日，宇航员阿姆斯特朗乘坐着被发射的“炮弹”，登陆月球表面。1874年出版的《神秘岛》里，凡尔纳就在书里提到：“水是未来的燃料。”，近100年后的1967年，日本人藤岛昭就发现了光催化作用可以把水分解为氢和氧，而液态氢，正是后来火箭发射的燃料之一。

这个时代里，人类也依靠自己的想象力超越了光速。科幻作品里面，未来的人类乘坐飞船飞跃银河探索宇宙，在那里，我们有一百种超越光速的方法。

超空间引擎法（hyperdrive）

会抄近路的人类才是好人类

弦理论推测我们的宇宙有11个纬度，然而其他纬度在我们的宇宙蜷缩成无法观测的状态，因为能被我们人类感知的只有“长宽高”三维。在三维空间里，光速约为30万KM/S，任何已知物质的速度都不可能超过光速，但如果我们能进入更高纬度的空间，则有可能摆脱这个限制，就如同一个二维的纸片人遇到一个画在纸上的迷宫，由于他只能前后左右地移动所以迷宫对他非常复杂，然而三维的我们则不需要这样做——我们了解“上高低”这个纬度，于是能直接跳过墙壁了事。

超空间引擎，则是赋予我们在三维生物能够在四维以上的空间做出类似“跳”这个动作，从而赋予飞船以超越光速的速度穿越三维空间里的长距离。当然，这也可以被简单理解为走楼梯下楼和跳楼下楼的速度差别。

超空间引擎的“实用例子”——《星球大战》系列《星球大战》系列故事发生在一个架空的宇宙，里面发生的一切故事都和我们这个地球，我们这个银河系没有啥关系。因此和《星际迷航》不同，星球大战里有很多算不上科幻甚至已经是玄幻的元素，比如能够相互招架的激光剑（其实是等离子体）、能反射激光武器的绝地武士剑术、一伸手就把人弹飞的原力，这导致星战系列比起科幻作品更像武侠修仙或者太空歌剧这类作品，那么自然，有些不那么科学的设定也就可以理解了。

比如在系列里用于宇宙旅行的超光速航行法，就是超空间引擎---只需要精确确定坐标并且原理引力源，超空间引擎就能让飞船在几分钟到几小时内飞跃几个银河系的距离。而系列作品里设定最BUG的是，飞船无论大小基本上都装有超空间引擎，没人知道他们用的是什么能源，至于原理？我怎么知道，反正三千年前超空间引擎就被开发出来了。当然了，《星球大战》宇宙是一个万物皆有原力，太空里能听到BIUBIUBIU的激光炮声音，甚至人能无防护地站在宇宙船上的甲板上眺望宇宙这种基础物理法则都能改变的世界，区区超光速，简直不是事儿。

难易度：4.5星

人类作为三维空的生物，高纬空间对于我们是难以想象的。就如同活在纸片上的人很难理解“高”这个概念一样。如果要设计出超空间引擎，我们就必须首先发现并了解高纬空间，研究进出高纬空间的办法，并设计出一个能在高纬度空间安全飞行的飞船——三维结构在进入四维的时候会不会无法维持结构而解体？多出的一个从没听过的纬度要怎么行进，怎么进行方向辨别？四维空间里会不会有四维食人魔啃掉我们的飞船？这都是需要考虑的问题。《星球大战》里面的超光速引擎，在我们有生之年估计是不可能看得到的了，但这里有一个好消息：美国NASA已经开始研发里面的亚光速等离子引擎，并表示在20年内可以投入使用，把人类送上火星。看来就算没有实现一个大目标，我们也还是可以先完成一个小目标吗嘛。

虫洞法（worm hole）

我走路虽不快，但我挖掘机学得好

根据相对论，空间并不是平滑的，它受到物质质量的影响，质量越大的物体，引起空间的塌陷便越大，这便是引力的由来。就如同我们在一块布上面放一个铅球，越重的铅球必然会引起布面更深的下陷，假设铅球足够的重，布料足够的柔韧，它就可以足够地下沉并接到另一个平面——地面。此时如果有一只趴在布面上的蚂蚁把布咬了个洞，它就可以穿过布料落下到地面了。当然，科学家们也有更简单的解析：有人猜测我们的宇宙和地球一样，也是一个球形，那么虫洞就像一条果虫吃苹果——它不必慢慢爬过苹果表面去另一端，而会直接挖一个贯穿苹果内部的通道出来。也有科学家认为遍布我们宇宙的黑洞就是天然形成的虫洞，穿过去的话就能去到宇宙的远处，甚至另一个宇宙，就像《星际穿越》里面的剧情那样——前提是你没有被黑洞的引力撕扯成意大利面。

虫洞的“实用例子”——《星际穿越》

在几年前的大电影《星际穿越》里就描述了一个这样的故事：地球上的植物因为某种原因不断枯萎，收成一年比一年少，地球渐渐成为不适合居住的星球。走投无路的人类把目光投向太空，结果在土星的轨道上发现了一个被未知力量放置于此，通往遥远宇宙的虫洞。主角于是乘坐太空船穿越虫洞去到了宇宙的另一边寻求宜居星球，波澜壮阔的太空冒险故事就此展开。难易度：4星

科学家还没发现任何验证过的虫洞，就算那如《星际穿越》里面所提到，布满宇宙的黑洞的虫洞的一种，人类也难以毫发无损地进入，更别提根本不知道出口在哪里——很大可能那里根本不是电影里什么“五维宇宙的人类为了拯救我们而设置的高纬空间”，而是某个宇宙的边缘，是不是打算和电影里的“先锋军”一样不打算回家了？而人工制造虫洞更是难于上青天，这种如同上帝手笔一样的行动，不烧掉几个太阳级别的恒星恐怕是不够能量的，而且如何维持人工虫洞的稳定更是一个天大的难题。咱们还是先研究怎么把利用恒星能源的戴森球弄出来吧。

曲率引擎（Warp drive）

人类史上最先进的滑板鞋

曲率引擎是近代科幻作品里最常见的超光速推进系统，也是目前为止最有可能实现的超光速推进方式。曲率引擎的核心在于飞船本身不进行移动，而是通过引擎释放力场来收缩飞船前方的空间结构，并展开飞船后方的空间结构，从而使空间翘曲以推动飞船的移动。由于利用曲率引擎航行的时候，飞船会停留在平滑时空的“气泡”内，因此可以规避《相对论》里由超光速带来的时空膨胀效应。在科幻小说《三体》的设定里，掌握曲率引擎技术意味着一个文明质的变化，是“黑暗森林打击”的首要目标。

曲率引擎的“实用例” ：《星际迷航》系列

《星际迷航》系列电影和游戏里，几乎所有登场的宇宙飞船都装备了曲率引擎，并根据曲率划分了9个等级，曲率1为标准光速，最大的曲率9，则为729倍光速。在《星际迷航》里有机生命体只能无限接近曲率9而不可能达到这个速度，然而在第四代电视剧《重返地球》里一个出现了一个能达到曲率速度10的种族，编剧似乎无法自圆其说了于是让他们受到了副作用——旅行后反向演化成两栖类蝾螈。然而这又和曲速引擎的设定矛盾——飞船自身根本没有进行超光速飞行，理论上完全不会出现相对论里的时光倒流效应。难易度：3星

人类还远没有了解收缩和展开空间结构的方法，唯一已知的是高质量物体会引起时空弯曲。然而如同地球这么大质量的物体，也只够让月球绕地公转，那要多大的质量才能让时空弯曲度达到让飞船超过光速呢？当然，理论上我们也可以通过制造巨大的能量场来弯曲空间，所需要的能量也不多，也就太阳能量的十亿倍而已。

此外，不少详细描述过曲率引擎的作品都提到过一点，就是曲率引擎会对经过的空间形成环境破坏，在《星际迷航》，曲率飞船频繁经过的航道会出现子空间裂缝，所有一般不允许运用超过曲率5的速度航行；在小说《三体》里，曲率飞行会留下内部光速为0的“死线”，而一旦“死线”受到干扰甚至会扩散到整个星系。但就算如此不“环保”，曲率引擎依然是目前最有可能实现的超光速移动方式。

量子传送法（Quantum transport）

我们不是大自然的搬运工，我们只负责搅碎并让你回炉重造

量子力学估计是近代物理史上最诡异的存在，你听过虐猫狂人薛定谔的故事没有？没有没关系，反正他有一只量子猫，它能同时处于死和活的叠加态里——无法理解？真巧其实我不太能理解，反正这东西就是连爱因斯坦都曾经表示“我接受唔到咯”的玩意。重点是，量子力学里存在一个叫“量子纠缠”的超距作用：电子存在自旋状态，如果一旦让两对电子“纠缠”起来，然后就算我们把它们分开到天南地北相隔几十光年，这对情人都能立马感受到对方的旋转状态，并向完全相反的方向进行旋转。在量子纠缠的超距作用被实验证明以后，爱因斯坦终于泪流满面了一次——在爱情的力量面前，难道，这不是情侣们心灵感应的本质所在（误）？

跑题了，反正量子纠缠的超距作用让科学家们再次兴奋起来——看来超光速终于被发现了，人类幻想了几十年的“瞬间移动”可能也能利用量子纠缠的超距作用来实现了。假设在地球设立一个传送点，将物体在这个个地点信息化，然后将物体的精确原子结构信息通过量子纠缠效应传送到另一个地点，再将物体重构出来。这就意味着交通中不再需要时间和跨越空间，我们可以即时被传送到任何地点，而无需实际穿越任何物理距离。

量子传送的“实用例”：《质量效应》系列

玩过《质量效应》三部曲的朋友应该不会忘记游戏里那些发生在银河系各个角落的故事和里面出现千奇百怪却又莫名其萌的外星人和他们手上的各种超级科技。其中贯穿整个故事的科技必定是“质量中继器”了。游戏里人类发现冥王星轨道附近的质量中继器的时候还以为这是神秘的古老文明“普洛仙”人捣鼓出来的东西，后来发现这货的技术含量远远超过了人类想象——甚至凌驾于银河系类所有已知文明，他能让飞船瞬间从银河系的一个旋臂到达另外一个旋臂，不需要充电，不需要做准备工作，直接开飞船飞进去就“biu”地一闪跨越几万光年的空间。原来这货是由比“普洛仙”文明更早更古老更强大的一个文明“收割者”创造出来的，然后...我就不剧透了。看到这里，想必会有系列粉丝会说，不对啊，质量中继器不是由“零素”驱动并且制造质量效应能量场使场内物质质量为0的装置么？其实，就算在游戏设定里，作者也未对这个“BUG”一样的质量中继器做出太多解析，任何不合理的地方都推给“零素”和“收割者”黑科技。所以这个东西看上去既像超空间传送装置(biu地发射出去），也像人工虫洞（点对点传送），你要怎么解析都行，然而我眼里它还是最像量子传送中继器——各个中继器构成传送网络，只要两点之间搭建设备，物体可以从任何一点瞬间移动到搭载了设备的另一点。

难易度：四星

最新研究认为，就算量子纠缠是一种超距作用，它依然无法超光速传递信息——当你知道系统完整状态，并对系统的其余部分进行测量时，可以通过纠缠获取系统某一个部分的信息，但是不能从纠缠系统的某个部分创建并发送信息到另一部分。就算有朝一日量子理论取得突破，真能够利用其进行超光速信息传递，那么传递一个大型物体信息要多久呢？欧洲有关研究人员曾经做过计算，如果我们通过技术手段，将一个人完成变成数据，那么整个物理结构将达到2.6乘以10的42次方数量级，如果使用目前最先进的卫星通信，30千兆赫的带宽，那么传送这个人所需要的时间是4,500,000,000,000,000年，别数后面有多少个零了，这是目前已知宇宙年龄（137亿年）的350,000倍。以上这还只是一个人体的数据，如果我们要传送一艘太空船呢？所以为了实现这个征服星辰大海的目标，我觉得还是首先要向有关部门提议提高网速。

“无限不可能引擎”法（Infinite possbility engine）

你别管我怎么做到的，反正我就是做到了

神说要有光，所以有了光。神要为愚钝的人类带来智慧，所以把他带到了宇宙的边缘，让他看到了万物的演变。科幻小说《三体》里提到，宇宙中存在一些神级文明，他们能改变宇宙规律本身，甚至能以此作为武器进行战争——弹指间改变引力参数，把敌人的所在的空间降低一个维度，虽然这群神级文明还是很LOW b地在互相打架，但那已经打出了新花样。能操纵宇宙规律的神们，想必一定能在任何时间出现在宇宙的任何地点，这都做不到，还称什么神呢？无限不可能引擎的“实用例子”——《银河漫游指南》

《银河系漫游指南》这样描述无限不可能引擎：“无限不可能引擎是穿越广阔的星际空间的一种完美的新方式，整个过程不需要一秒钟，让在超空间旅行变得不再乏味。”这个科学家研究很久都无法实现的梦想，在一天晚上突然被一名学生解决了——他发现了如何让不可能变成可能的秘密。通过将数据输入一个无限不可能发生器，他凭空设计出一个无限不可能引擎。

好了，我们有理由相信，《银河漫游指南》里面这位学生，已经掌握了神级文明的操纵宇宙规律技术，达到了“我想怎样宇宙就会变成怎样”的程度于是创造出了无限不可能引擎。至于这个引擎的原理，我觉得就不必解析了——跟你们这群虫子解析神的技术，根本没有任何意义，你说是不是？

难易度：别想了

《星际穿越》里有提到过进化了亿万年后得人类已经成为了五维生物，时间对他们来说不在固定流动而是一个可以爬上爬下的坡，于是他们为三维的人类设计了一个虫洞让主角拯救世界。你看，即使是已经进化成五维生物的人类，依然没有办法自己动手拯救三维的人类，还要放个洞让地球上的苦逼人类把人射到宇宙边缘拯救自己，这离所谓能够操纵宇宙规律的“神级文明”还有相当长的距离，依我看，以电影里五维人类为基础，再进化一亿年，应该就能够抵达神级文明的门槛了。掐指一算，我们离这个等级应该也就三亿年的距离。说到这里，你是否觉得超光速旅行的实现似乎遥遥无期？而对于那些工作在这些前缘科学领域的人，难道他们的事业都是毫无意义的打闹，其意义还不及煤矿老板靠倒卖赚来的一筐筐现金？

当然不是，告诉大家几个事情。古希腊几何学家阿波洛尼乌斯总结了圆锥曲线理论，在1800年后，德国天文学家开普勒将其应用于行星轨道理论。

公元1860年海森堡创立的矩阵理论，在六十年后其被应用于量子力学。

数学家罗巴切夫，高斯，黎曼等人提出并发展了非欧几何。高斯本人一生都在探索非欧几何的实际应用却抱憾而终。在一百七十年后，这种在当时毫无用处的理论与由其发展而来的张量分析理论，成为爱因斯坦相对论的核心基础。

有些事物，需要经过时间的沉淀才能渐渐露出其伟大的本质，而历史最终将会公正地评价一切。

“切记，想象力可以改变一切”——《自新世界》



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