■ 李卓敏

你想過什么時(shí)候人類能夠像科幻小說里描述的那么輕而易舉地到遙遠(yuǎn)的星球去旅行？你信也罷不信也罷，科學(xué)家現(xiàn)在很嚴(yán)肅地看待蟲洞、時(shí)空扭曲和太空引擎這些概念。

但要把這些幻想轉(zhuǎn)化成現(xiàn)實(shí)就需要在以下三方面有所突破：推動(dòng)力、速度和能量。盡管我們還不知道是否能夠?qū)崿F(xiàn)這些突破，但我們至少知道如何去尋找答案。

從某種意義上說，星際旅行已經(jīng)開始了。20世紀(jì)70年代，“先鋒10”號和“旅行者1”號啟動(dòng)，飛離地球并且現(xiàn)在正飛離太陽系。但是按照現(xiàn)在的速度，探測器要到達(dá)距離我們最近的星球需要幾萬年，這比有記載的人類歷史還要長?？茖W(xué)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展能夠大大縮短這個(gè)時(shí)間，但要實(shí)現(xiàn)星際旅行，必須進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)科學(xué)技術(shù)上的突破。

第一項(xiàng)挑戰(zhàn)就是推動(dòng)力，具體說就是推動(dòng)劑。隨著有效負(fù)荷、目的地和速度的加大、增多，推動(dòng)劑需求呈指數(shù)增加。星際旅行涉及的數(shù)字都是天文數(shù)字。比如說：要想把校車大小的有效負(fù)荷用900年時(shí)間發(fā)送到最近的星球，整個(gè)宇宙現(xiàn)有的推進(jìn)劑加起來也不夠，當(dāng)然這樣估計(jì)的基礎(chǔ)是使用化學(xué)引擎。如果用核裂變火箭，情況會(huì)好些，但好不了多少，因?yàn)檫@需要10億個(gè)巨大的油罐裝載推進(jìn)劑。利用離子或反物質(zhì)推進(jìn)，情況會(huì)有極大的改觀，但即便使用離子或反物質(zhì)，其數(shù)量仍然是個(gè)天文數(shù)字。最理想的情況就是一種不需要任何推動(dòng)劑的太空引擎。有一些研究人員已經(jīng)開始研究如何實(shí)現(xiàn)這種理想，在太空中尋找其他物質(zhì)來推進(jìn)，甚至設(shè)想通過改變時(shí)空本身的結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)，或是找到一種方法來改變重力或慣性。

第二項(xiàng)挑戰(zhàn)是速度。距離我們最近的恒星大約在42萬億千米之外，按光速計(jì)大于4光年。盡管無推進(jìn)劑的太空引擎可以極大地改進(jìn)速度，然而也有研究人員考慮回避光速極限以實(shí)現(xiàn)星際旅行。這里的回避并不是突破光速限制，而是扭曲時(shí)空本身因而形成時(shí)空上的捷徑——“蟲洞”，或移動(dòng)部分時(shí)空的曲速引擎，以此回避光速限制。

曲速引擎概念好似移動(dòng)的人行道，像很多機(jī)場里能夠看到的那樣。通過擴(kuò)大恒星飛船之后的時(shí)空和縮小恒星飛船之前的時(shí)空，時(shí)空的一個(gè)局部就會(huì)裹挾著飛船一起移動(dòng)，飛船仍然囿于其時(shí)空范圍因而慢于光速。但是當(dāng)增加“移動(dòng)人行道”效應(yīng)時(shí)，其表觀運(yùn)動(dòng)則超過光速。

最后一個(gè)挑戰(zhàn)是能源。即便有太空引擎將能源直接轉(zhuǎn)化為運(yùn)動(dòng)，仍然需要大量的能源。要制造一個(gè)4.8米寬的蟲洞，大約相當(dāng)于將土星質(zhì)量大小的東西轉(zhuǎn)化成負(fù)能量。要克服這些困難，能源生產(chǎn)方面需要一些突破。

為了探索我們是否能夠真正開始向著這些偉大目標(biāo)前進(jìn)，美國航空航天局1966年建立了突破性推進(jìn)物理項(xiàng)目，通過學(xué)術(shù)會(huì)議、研究室和互聯(lián)網(wǎng)站鼓勵(lì)合作，尋找經(jīng)費(fèi)上能夠承受的研究。

下一步就是資助一些小型的研究任務(wù)，2年之后根據(jù)取得的進(jìn)展確定這樣做是否值得。如果值得，則尋求加大支持力度；否則要等到普通科學(xué)出現(xiàn)重大進(jìn)展時(shí)才會(huì)有所發(fā)展。

為什么要為這些看似不可能的目標(biāo)自尋煩惱呢？雖然說“失敗是成功之母”，但進(jìn)步不是通過承認(rèn)失敗取得的。歷史充滿了對不可能性的征服：飛行的機(jī)器、登陸月球、開發(fā)原子能量等等。從液體燃料推進(jìn)的火箭到第一次登月花了40年，從確定放射性衰變到第一個(gè)核反應(yīng)堆只用了30年時(shí)間。

物理學(xué)繼續(xù)揭示新的可能性，這些可能性有朝一日能夠用來解決星際旅行的難題。即使我們今生或者我們孩子的有生之年不能實(shí)現(xiàn)推動(dòng)力的突破，或者即使這樣的突破根本不可能，但作為一個(gè)社會(huì)，嘗試過總比不嘗試得到的要多得多。