第11章 神秘能量(第4/5頁)

1958—1965年,這個由核能推進的飛船被納入“獵戶座計劃”。蘇聯成功發射第一顆人造衛星後,美國深感震驚和不安,於是“獵戶座計劃”被提上議事日程。“獵戶座計劃”的目的是使美國在航天領域超越蘇聯,使人類在1966年登上火星。(那樣的話,科幻情節就成真了。)美國國家航空航天局因技術和理念超前而聞名於世,但是“獵戶座計劃”實在太超前了,相比之下,航天局的其他設想都黯然失色。迄今為止,宇宙飛船最大的負載是100噸,而“獵戶座計劃”的目標是負載1萬噸。

“獵戶座計劃”不僅計劃讓飛船負載上萬噸,還計劃裝載150人,其目的是建造復雜的空間站,到其他星球開辟殖民地。在試驗性核爆炸仍被禁止的今天,“獵戶座計劃”的確異乎尋常。在“獵戶座計劃”中,核爆炸不僅會被用來在太空中推進火箭,也要在地面推進火箭升空。雖然“獵戶座計劃”不能實現在情理之中,但是用弧形金屬板吸收核爆炸沖擊波的概念確實得到了測試。這個概念在20世紀70年代的“代達羅斯計劃”中再次被提及。“代達羅斯計劃”的設計更現代:核爆炸只發生在火箭入軌之後,從而有效地避免了在地球表面發生核爆炸,而且產生爆炸用的是核聚變,而不是核裂變。核聚變除了能提供更多的能量外,另一個優勢是沒有最小的臨界質量。這樣一來,飛船就可以通過發射一系列更小的核彈——每秒250個——來提供能量。對於一個需要自帶燃料的飛船來說,這意味著它的大小可以被控制在合理的範圍內。

“代達羅斯計劃”只是由夢想家設計的思想實驗而已,該計劃的終極目標是航天器用50年左右的時間飛抵最近的巴納德星(那時候人們以為巴納德星是一個類似太陽系的恒星系統,後來證明並不是這樣)。50年的飛行時間相較6光年的距離來說不算長。從那時候開始,為了使人類的星際旅行成為可能,許多提升飛船速度的技術應運而生,其中包括提升加速度的太陽能帆和被稱為“質量驅動器”的電磁彈射器。但是,不管如何優化飛船的引擎,速度總有一個上限——光速。

假設飛船的速度可以無限接近光速,那麽根據狹義相對論,地球上的人需要花好幾十年完成的星際旅行對於飛船中的宇航員來說只有一兩年。這樣的話,從時間角度說,星際旅行完全可行。事實上,飛船的速度越接近光速,其所需的能量就越大。即使使用最先進的技術,也只能讓物體的運動速度達到光速的10%—20%。如果宇航員要在一生中實現在某個星體和地球間的往返,那麽這個宇航員必須處於“假死”的休眠狀態,但是假死本身也有問題。所以,讓我們先回到科幻小說,看看超光速引擎。

超光速是科幻作品中典型的缺少解釋的橋段,好像一切都是理所應當的。為了順利地展開情節,科幻作家們用幻想來克服難以逾越的技術難關,但其在現實生活中並沒有解決方案。比如,科幻作品運用類似“超空間”的概念來實現超光速,但這個概念在真實的物理世界中並沒有對應物。這個詞比科幻小說誕生得還早,首次出現在1867年的一篇數學論文中,用來描述超過三維的多維空間。在20世紀30年代,約翰·坎貝爾等早期通俗科幻作家把這個詞用來解決星際穿越的難題。用超空間實現瞬間移動迅速被科幻作家使用並推廣,讀者對此也習以為常,在不理解原理的情況下認為這是可行的。廣義地說,超空間的意思就是這個世界上存在三維以外的維度,是生活在三維空間裏的我們沒有直接體驗過的維度。在真實世界中,弦理論中的九維空間也提到了這個特殊的物理概念。但這並不能把現實世界和科幻作品聯系在一起,如果現實中真的存在多維空間,那麽這些空間應該會以比較小的形態出現,我們也會觀察到這些空間。

這使得弦理論不足以作為超空間的理論基礎,因為超空間旅行需要多維空間以某種方式為我們的世界提供一個快捷通道,這個快捷通道可以通過彎曲的時空將兩點相連。小型的扭曲時空是不能實現這一點的。科幻作品中常見的超光速用到了一些真實的物理概念,比如《超時空接觸》中的蟲洞(愛因斯坦–羅森橋),但它也是有問題的。蟲洞只是一個理論概念,是廣義相對論提出的宇宙中由扭曲時空產生的連接兩個不同時空的狹窄隧道,要在現實世界中使用這個技術難度極大。

雖然蟲洞這個概念非常吸引人,但沒有人真正見過它。我們不知道怎麽建造一個蟲洞,也不知道如何把蟲洞置於正確的地方。開啟蟲洞的唯一方法是使用負能量。誠然,負能量是存在的,但其規模微乎其微,幾乎不能被有效地利用。如果負能量可以被操控使用,那麽它完全可以應用於比蟲洞更切實際的主題。比如,《星際迷航》中“企業”號飛船上裝載的引擎——曲速引擎。這並不是某個科幻作家憑空想象出來的概念,它的原創者是美國國家航空航天局。