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科幻作品中不乏对人类探索深空的描写，而要探索深空就涉及超光速。在本文中，科学家考证迅速穿越宇宙的各种可能方式是否真的可行，例如虫洞、曲速引擎和一种叫作“负能量”的神秘物质。
你已打好背包，等待从航天港腾飞。你可能会想象宇宙飞船上将播放什么电影。尽管长途旅行从来都不是你的偏爱，但一旦抵达目的地，你就会觉得这趟旅行实在太值得。不过，这次你不是跨越大洋去另一个大陆，而是要旅行到几千光年外的深空。
恒星际（即恒星之间，或称深空）旅行是人类长久以来的一大梦想。它也是科幻大片的一个常见主题：前往遥远世界，深入黑洞观光，或者把人类从濒死的地球拯救到深空乐土。在2014年好莱坞大片《深空》中，一群宇航员使用穿越时空的捷径——虫洞，探寻整个宇宙中的可居住世界。
虫洞
广义相对论是爱因斯坦对宇宙的描述。它提供了一个叫作时间-空间（简称时空）的坐标系，所有天体都位于这个系统中。时空经常被描述成一个延伸在整个宇宙中的连续结构。当你在时空中移动时，就是在时间和空间里都移动。天体扭曲这一结构，尽管这种扭曲对我们来说几乎不可见，它却创造引力，使光线偏转。
虫洞是穿越时空的隧道。可以把它们视为在空间往复旅行时，能借以避开长距离的捷径。或许很多读者都知道“虫洞”，《来自星星的你》里面的都教授就是通过虫洞穿梭于宇宙之间。虫洞这个名字，是由美国科学家约翰·惠勒在1957年的一篇文章里首次提出的。其实，早在1935年，爱因斯坦及其同事南森·罗森就调查过这种可能性（所以虫洞的正规名称是爱因斯坦-罗森桥），而一名德国数学家在1925年就提出了这种可能性的存在。虫洞看来是亚微观（极细微）结构。它们看似有天然不稳定性。因此，就算亚微观虫洞正在持续形成，它们也可能在有什么东西穿过它们之前就坍塌了。
时间很快就到了1988年。美国加州理工学院物理学家基普·索恩的研究发现，如果在虫洞形成之际能给它引入某种合适的能量，虫洞就可能被稳定和扩大，因此使得虫洞旅行可行。但这里有一个关键性的问题：这种合适的能量从何而来？科学家的回答是：它很可能不是我们已知的宇宙能量。
问题在于，这种能量必须能施加所谓的“负压力”。为此，必须有某种能产生负引力的负能量或负质量。1997年，科学家发现宇宙正在加速膨胀。他们认为，这是由空间充满的一种负能量导致的。他们称之为“暗能量”。但虫洞比暗能量还要怪异。尽管如此，科学家还是开始研究暗能量究竟会如何影响虫洞。结果并不好，暗能量会遵循奇异的量子力学定律，这些定律适用于超细微结构。研究发现，暗能量的位置和动量都无法被准确界定，这会造成虫洞“模糊”。也就是说，穿越虫洞后你最终会止于何处、止于何时，都是不确定的。换句话说，你确实可以在时空中找到捷径并且采用，却不能掌控目的地或到达时间。不得不承认，虫洞这个概念实际上很粗糙，在可以预见的未来它完全超越人类的技术能力，也就是纯粹属于科幻范畴。但是，另一个属于科幻范畴的概念——曲速引擎又如何呢？
怎样建造虫洞
运用复杂的技术和一些暗能量，我们有可能创建虫洞穿越时空
1 获取负能量
第一步是找到一种负能量源，让它抵消天然形成的虫洞容易坍塌的趋势。这种能量必须以某种方式储存，从而克制它让自己周围时空膨胀的趋势。这涉及高端技术，而且是否有合适的负能量存在也不能确保。
2 找到虫洞
虫洞有可能在宇宙中小规模地连续形成和消失。量子泡沫是通过超强力显微镜和粒子加速器看到的时空连续体，这是一种高度复杂的技术，或许能扼住一个超细微虫洞的咽喉。
3 轻易搞定
一旦虫洞被采用负能量稳定下来，一艘宇宙飞船就可被送入虫洞，看它最终如何终结。如果它终止于无用之地或危险之地，那就顺其自然，让它逐渐消亡。如果虫洞真的能形成一座时空桥，那就为它注入更多负能量。
4 空间捷径
一旦虫洞变得足够大，它就可被用作空间捷径。有一种可能性，就是把虫洞入口和出口搬到更好的地方。所需的只是某种类型的空间拖船（也称轨道间飞船或星际交通船），它利用负能量的反引力，把虫洞的开口“推到”更有利的位置。 5 宇宙高速路
最终，一个虫洞网络将跨越银河系，延伸到更远处，如果真的存在其他宇宙，它甚至能延伸到其他宇宙。因为虫洞是穿越时空的捷径，它们也可能被用作时间机器。但在虫洞被创制以前，你根本不要指望能回到从前。
怎样寻找虫洞？
在宇宙深空定位虫洞是一件很棘手的事，但这方面已有多种理念。
有可能从照亮整个通道的虫洞一端，看见另一端的恒星。俄罗斯物理学家亚历山大·夏茨基的计算表明，让虫洞开启所需的负能量，会把来自虫洞边缘的光线推动、聚合成虫洞边缘的一圈光晕。夏茨基暗示，虫洞另一侧发生的伽马射线暴，可能会暴露虫洞的存在。科学家将可能看见一次伽马射线暴，但无法识别究竟是哪个星系所产生的。
另一种思路是，虫洞的开口可能会在我们于一颗恒星前方的观测视线中飘浮。首先，虫洞的强大引力场会通过引力透镜过程增强恒星的星光。接着，随着恒星星光向下进入虫洞，恒星会变暗。最后，随着虫洞离开恒星，星光在另一次引力透镜效应中再度达到最亮。这会成为虫洞的可识别标志。
或许，识别虫洞的最重要含义是：外星人或许真的存在。一个大得足以被看见的虫洞之所以被看见，真正原因可能是某些高度发达的外星人在操控它。
3种超光速可能性
我们从小接受的观点一直是：宇宙中没有什么东西的速度会比光速更快。但物理学暗示，光子有可能输在终点线。
1 宇宙膨胀
这是宇宙突然变大的假想时刻。为了这件事的发生，时空的膨胀速度必须是光速的许多倍。这并不违反物理学法则，因为宇宙速度这个限制只适用于在时空中运动的物体，而不适用于时空自身的运动。宇宙膨胀是否真的发生过，迄今并不清楚。然而，空间膨胀正在让遥远的星系看上去不断远离我们，而且离开的速度是光速的好几倍。
2 契伦科夫辐射
音爆（超音速飞行器的声震）的光学对等物——契伦科夫辐射，发生于光线从真空转入一种密度更大的介质（例如水或玻璃）而减速之时。同方向飞行的高能粒子通常不会像光减速那么灵敏，反而可能会在进入更大密度介质之时飞得更快。它们形成的激波，会把挡道的光线推开。在被水包裹的核反应堆周围，常能见到一种诡异的蓝色光晕，这便是契伦科夫辐射。
3 超光速粒子
简称速子。这是对任何速度高于光速的粒子的总称。这种假想初次得名是在1967年。速度高于光速的粒子违反现有物理学法则，除非它具有某些非常特异的性质。如果这样的粒子真的存在，它就能在时间上回到过去，并且永远都不会低于光速飞行。这听起来令人兴奋，但迄今为止，哪怕一个这样的粒子也未被找到。
你已打好背包，等待从航天港腾飞。你可能会想象宇宙飞船上将播放什么电影。尽管长途旅行从来都不是你的偏爱，但一旦抵达目的地，你就会觉得这趟旅行实在太值得。不过，这次你不是跨越大洋去另一个大陆，而是要旅行到几千光年外的深空。
恒星际（即恒星之间，或称深空）旅行是人类长久以来的一大梦想。它也是科幻大片的一个常见主题：前往遥远世界，深入黑洞观光，或者把人类从濒死的地球拯救到深空乐土。在2014年好莱坞大片《深空》中，一群宇航员使用穿越时空的捷径——虫洞，探寻整个宇宙中的可居住世界。
虫洞
广义相对论是爱因斯坦对宇宙的描述。它提供了一个叫作时间-空间（简称时空）的坐标系，所有天体都位于这个系统中。时空经常被描述成一个延伸在整个宇宙中的连续结构。当你在时空中移动时，就是在时间和空间里都移动。天体扭曲这一结构，尽管这种扭曲对我们来说几乎不可见，它却创造引力，使光线偏转。
虫洞是穿越时空的隧道。可以把它们视为在空间往复旅行时，能借以避开长距离的捷径。或许很多读者都知道“虫洞”，《来自星星的你》里面的都教授就是通过虫洞穿梭于宇宙之间。虫洞这个名字，是由美国科学家约翰·惠勒在1957年的一篇文章里首次提出的。其实，早在1935年，爱因斯坦及其同事南森·罗森就调查过这种可能性（所以虫洞的正规名称是爱因斯坦-罗森桥），而一名德国数学家在1925年就提出了这种可能性的存在。虫洞看来是亚微观（极细微）结构。它们看似有天然不稳定性。因此，就算亚微观虫洞正在持续形成，它们也可能在有什么东西穿过它们之前就坍塌了。
时间很快就到了1988年。美国加州理工学院物理学家基普·索恩的研究发现，如果在虫洞形成之际能给它引入某种合适的能量，虫洞就可能被稳定和扩大，因此使得虫洞旅行可行。但这里有一个关键性的问题：这种合适的能量从何而来？科学家的回答是：它很可能不是我们已知的宇宙能量。
问题在于，这种能量必须能施加所谓的“负压力”。为此，必须有某种能产生负引力的负能量或负质量。1997年，科学家发现宇宙正在加速膨胀。他们认为，这是由空间充满的一种负能量导致的。他们称之为“暗能量”。但虫洞比暗能量还要怪异。尽管如此，科学家还是开始研究暗能量究竟会如何影响虫洞。结果并不好，暗能量会遵循奇异的量子力学定律，这些定律适用于超细微结构。研究发现，暗能量的位置和动量都无法被准确界定，这会造成虫洞“模糊”。也就是说，穿越虫洞后你最终会止于何处、止于何时，都是不确定的。换句话说，你确实可以在时空中找到捷径并且采用，却不能掌控目的地或到达时间。不得不承认，虫洞这个概念实际上很粗糙，在可以预见的未来它完全超越人类的技术能力，也就是纯粹属于科幻范畴。但是，另一个属于科幻范畴的概念——曲速引擎又如何呢？
怎样建造虫洞
运用复杂的技术和一些暗能量，我们有可能创建虫洞穿越时空
1 获取负能量
第一步是找到一种负能量源，让它抵消天然形成的虫洞容易坍塌的趋势。这种能量必须以某种方式储存，从而克制它让自己周围时空膨胀的趋势。这涉及高端技术，而且是否有合适的负能量存在也不能确保。
2 找到虫洞
虫洞有可能在宇宙中小规模地连续形成和消失。量子泡沫是通过超强力显微镜和粒子加速器看到的时空连续体，这是一种高度复杂的技术，或许能扼住一个超细微虫洞的咽喉。
3 轻易搞定
一旦虫洞被采用负能量稳定下来，一艘宇宙飞船就可被送入虫洞，看它最终如何终结。如果它终止于无用之地或危险之地，那就顺其自然，让它逐渐消亡。如果虫洞真的能形成一座时空桥，那就为它注入更多负能量。
4 空间捷径
一旦虫洞变得足够大，它就可被用作空间捷径。有一种可能性，就是把虫洞入口和出口搬到更好的地方。所需的只是某种类型的空间拖船（也称轨道间飞船或星际交通船），它利用负能量的反引力，把虫洞的开口“推到”更有利的位置。 5 宇宙高速路
最终，一个虫洞网络将跨越银河系，延伸到更远处，如果真的存在其他宇宙，它甚至能延伸到其他宇宙。因为虫洞是穿越时空的捷径，它们也可能被用作时间机器。但在虫洞被创制以前，你根本不要指望能回到从前。
怎样寻找虫洞？
在宇宙深空定位虫洞是一件很棘手的事，但这方面已有多种理念。
有可能从照亮整个通道的虫洞一端，看见另一端的恒星。俄罗斯物理学家亚历山大·夏茨基的计算表明，让虫洞开启所需的负能量，会把来自虫洞边缘的光线推动、聚合成虫洞边缘的一圈光晕。夏茨基暗示，虫洞另一侧发生的伽马射线暴，可能会暴露虫洞的存在。科学家将可能看见一次伽马射线暴，但无法识别究竟是哪个星系所产生的。
另一种思路是，虫洞的开口可能会在我们于一颗恒星前方的观测视线中飘浮。首先，虫洞的强大引力场会通过引力透镜过程增强恒星的星光。接着，随着恒星星光向下进入虫洞，恒星会变暗。最后，随着虫洞离开恒星，星光在另一次引力透镜效应中再度达到最亮。这会成为虫洞的可识别标志。
或许，识别虫洞的最重要含义是：外星人或许真的存在。一个大得足以被看见的虫洞之所以被看见，真正原因可能是某些高度发达的外星人在操控它。
3种超光速可能性
我们从小接受的观点一直是：宇宙中没有什么东西的速度会比光速更快。但物理学暗示，光子有可能输在终点线。
1 宇宙膨胀
这是宇宙突然变大的假想时刻。为了这件事的发生，时空的膨胀速度必须是光速的许多倍。这并不违反物理学法则，因为宇宙速度这个限制只适用于在时空中运动的物体，而不适用于时空自身的运动。宇宙膨胀是否真的发生过，迄今并不清楚。然而，空间膨胀正在让遥远的星系看上去不断远离我们，而且离开的速度是光速的好几倍。
2 契伦科夫辐射
音爆（超音速飞行器的声震）的光学对等物——契伦科夫辐射，发生于光线从真空转入一种密度更大的介质（例如水或玻璃）而减速之时。同方向飞行的高能粒子通常不会像光减速那么灵敏，反而可能会在进入更大密度介质之时飞得更快。它们形成的激波，会把挡道的光线推开。在被水包裹的核反应堆周围，常能见到一种诡异的蓝色光晕，这便是契伦科夫辐射。
3 超光速粒子
简称速子。这是对任何速度高于光速的粒子的总称。这种假想初次得名是在1967年。速度高于光速的粒子违反现有物理学法则，除非它具有某些非常特异的性质。如果这样的粒子真的存在，它就能在时间上回到过去，并且永远都不会低于光速飞行。这听起来令人兴奋，但迄今为止，哪怕一个这样的粒子也未被找到。