星際旅行：可能還是幻想？

《星球旅行的奧秘》(以下簡稱《奧秘》)(勞倫斯·克羅斯著，董成茂譯，中國對外翻譯出版公司2001年版)和《時間旅行》(約翰內斯·馮·布特拉爾著，汪陽譯，湖南科學技術出版社2001年版)，分別出自美國著名物理學及天文學教授和德國著名暢銷書作家之手，是探討星際之旅是否可能的科普類學術著作。值得一提的是，前一本書的寫作成因要追溯到三十年前美國電視臺播出的一部名為《星球旅行》的科幻系列片。當時，它以驚人的創意和豐富的想像力，激起了觀眾對宇宙和星際旅行的好奇心，也引起了不少天體物理學家的注意和興趣，勞倫斯·克羅斯就是其中的一位。事隔數十年后，該系列片觸及到的現代物理學問題，仍使他無法釋懷。在人類的太空探險活動日益為社會所關注的今天，克羅斯覺得，要向公眾介紹“當今物理學前沿和明天物理學中的一些更為新奇的思想”，都離不開對星際旅行的探討，因為它更多地涉及到宇宙的奧秘和人類未來無窮無盡的可能性。正是這種責任感，使他最終完成了此書的寫作。將這樣的兩本書對照起來閱讀，會加深讀者對這一主題的了解。

后一本書之所以要冠以“時間旅行”的書名，是因為自愛因斯坦開創了新的時空理論后，凡認真探討星際之旅的人都難以完全避開時間旅行，特別是“倒回從前”的時間旅行的話題。從理論上說，有兩種情況是可以造成逆時間而行的結果的。一是飛船的速度超過光速；二是借助于某種超空間通道或封閉的時間軌道，以簡單的空間旅行而不是超光速運動，去經歷遙遠的過去。前一本書的作者作為現代物理學的圈中人，在其書中就如實指出，廣義相對論方程不僅沒有直接杜絕，甚至是在鼓勵“倒回從前”這種可能性。他告訴我們，愛因斯坦曾承認，在建立自己的理論時受到過這個問題的困擾，且“未能將它弄清楚”〔1〕。所不同的是，身為暢銷書作家，《時間旅行》的作者約翰內斯·馮·布特拉爾似乎更多地流露出他對往返于過去與未來之間的“時間旅行”的興趣，其書名也更傾向于這種意義上的可能性。為此他不惜求助于奇聞異事和通靈故事，并用豐富的想象來彌補證據方面的不足。雖然這使書的可讀性有所增加，但其論述的可信度卻要大打折扣。而《奧秘》作者的看法則顯得嚴謹而客觀。從尊重科學的角度出發，克羅斯著重介紹了“回到”過去所需的種種物理學條件過于苛刻而近乎神跡，因而其可能性微乎其微但理論上至少“目前還沒有被徹底排除”的情況，令人讀來饒有興味。現在，不少科學家已經意識到，除了對常識的篤信或對科學發展的自信外，自己對這個宇宙其實還所知甚少；對時間旅行問題現在就貿然作肯定或否定的表態不會表達出比根深蒂固的信念更多的東西。而物理學的發展史已反復證明，它很少愿意遷就人類的信念。因此，克羅斯謹慎地斷言，在量子引力理論建立之前，“時間旅行問題恐怕不會得到最后解決”。對尚未確知的事物在判斷上留有余地，充分表現了一個科學學者的審慎和明智。

大家知道，人類目前還不具備從事星際旅行的技術條件。在太空領域，人造飛行器的飛行速度僅為光速的1／7500，用作太陽系九大行星間的探訪還差強人意，從事星際之旅則顯然力不從心。因為即使到距地球最近的恒星比鄰星訪問，僅單程之旅也得耗時近四萬年之久，更不必說抵達更遙遠的星系了。因此，怎樣在盡可能短的時間內跨越浩瀚無垠的星際距離是星際旅行要解決的核心問題，也是《奧秘》和《時間旅行》討論的一個重點。

早期的星際旅行設想，曾受到愛因斯坦理論的啟發：相對于地球時間，星際飛船中的時間會隨著飛行速度的增加而變慢；越接近光速，時鐘就走得越慢，這一來，就能大大縮短宇航員旅行所用的時間。因此，將飛船大幅度地提速至接近光速的想法是一個主要的思路。多少年來，近光速旅行也一直在為星際之旅的愛好者、科幻小說的作家提供著夢想的養分和源源不斷的創作靈感。但這種設想有一系列難題無法解決。首先，所需的能源令人束手。克羅斯告訴我們，經估算，即使能制造出物質—反物質的火箭推進裝置，以3／4光速去比鄰星訪問，盡管往返時間可縮短至十年，但要消耗掉按美國目前的需要量計算可供美國使用十多萬年的能量!而人類今天的反物質生產能力又如何呢?以擁有世界上能量最大的高能粒子加速器的美國費米實驗室為例，其年運行成本甚至比目前美國政府的年財政預算還高，而它一年中所生產的反質子如能全部轉化為能量，充其量也只能點燃一只普通的電燈泡!從投入產出的角度考慮，是絕對的得不償失。此外，即使有朝一日解決了所需的能源問題，近光速飛船如何避免與太空物體相撞的問題也令人發怵。一位法國學者指出：“以如此高的速度，哪怕是一些原子也將會成為導彈，而星際間的太空并非空空無物。”〔2〕更令人不安的是人性的悲劇：近光速旅行的宇航員將經歷一場“天上方數日，地上已千年”的時間錯位游戲，雖沒有比地球上的人多活額外的時間，返回時卻要面對地球上數百年甚至數千年之后的景象。那時有兩種可能性必須考慮：人類文明仍然存在或早已不復存在。對前一種可能性，《時間旅行》的作者想法比較樂觀。他只想到經過幾年旅行返回的宇航員將目睹和親歷人類遙遠而新奇的未來，卻沒有想到事情還有另外一面：從事這種冒險的宇航員要付出與自己的親人、朋友和生活中熟悉的一切訣別的慘重代價。當他們從“遠古”歸來時會痛苦地發現，在完全陌生的世代里，自己的知識結構已完全落伍，在價值觀念上更是與眼前的世界格格不入。舉目無親加之又與人無法真正溝通的孤獨處境，將誘發嚴重的心理疾患。如何在全新的環境中重新找到自己的位置會成為這些宇航員的嚴重問題。至于后一種可能性，其結局就更為悲慘。當歸來的太空游客從飛船上眺望著這顆在記憶中僅僅數年不見就變得如此荒涼的陌生星球，心驚肉跳之余，內心將無法承受絕望的重創：生路已斷，茫茫太空，何處是歸途?無論將面臨哪一種結果，都會令人不寒而栗。

既要實現星際旅行，又要避免上述悲劇的發生，以常規思維來看，就只有寄希望于超光速飛行了。然而，如上所述，連近光速飛行都不現實，又何談超光速飛行!從愛因斯坦的質量和能量等積的定律我們得知，一個物體自身的質量將隨其運動能量的增加而增加。就是說，物體的移動速度越接近光速，所花費的能量就越多，其質量的增加也就越快，這使進一步提速變得更加困難。舉例而言，當速度是光速的10％時，一個物體的質量會增加一倍以上。要達到光速，物體的質量就會變成無窮大，要消耗無限多的能量才能保持這個速度。這就決定了除了光或其他不含內在質量的波能以光速移動外，宇宙中的任何物體都只能以低于光速的速度移動。這種不可逾越的障礙就注定了人類永遠造不出光速飛船，更不要說做超光速的星際旅行了。

為了擺脫傳統思維模式在探討星際之旅時面臨的根本困境，一些西方天體物理學家開始另謀出路，思考如何繞過光速障礙的問題。啟發他們思路的是愛因斯坦廣義相對論的彎曲時空觀。這種復雜的時空觀似乎暗示了宇宙空間中存在著各種異乎尋常的可能性，其中就包括了相距遙遠的兩點之間存在著不同的連接方式的那種可能性。為了找到以較低的速度飛行就能跨越星際距離的時空捷徑，甚至能在過去和未來之間往來，這些當代物理學界的精英在對黑洞和蠕蟲洞特性及時空的局部彎曲的可能等研究方面提出了一些極富創意而又極其令人費解的設想。為避免因回到過去而導致因果關系法則的破壞，甚至還有人提出了平行世界的理論。對此，《奧秘》和《時間旅行》也作了較全面的介紹，但同時也指出，所有這一切都僅僅是一些天才的猜測和原理上的推演，目前還根本無法得到驗證。克羅斯對星際之旅所需的超凡的物理條件和難以想象的巨大能量的客觀介紹說明，除非人類對宇宙終極規律的認識有重大的飛躍，自身的科技水平有革命性的突破，星際旅行的夢想就永遠只能停留在紙上談兵的階段。

兩本書都涉及到了深奧而令人驚嘆的時空理論。盡管這些理論與我們的日常生活相距遙遠，但它們有助于拓展人的想像力，對人的正常智力水平也是一種挑戰，似乎更適合那些對宇宙的奧秘仍充滿了頑童般的好奇心并保持著精神漫游樂趣的人閱讀。卡爾·薩根說：“自從有了人類，我們就提出了許多深刻而基本的問題。這些問題令人驚奇和神往，它們使我們感到困惑，也激起我們去試探性地認知。”〔3〕即便是當下無解的某些問題仍然值得人類付出努力，其理由正如《奧秘》一書的作者所坦言的那樣：“想象這些可能性本身就會帶來極大的樂趣。”而《時間旅行》的作者則相信，“智慧生命的本性就充滿了好奇，而這種特性在進化的過程中被證實是一種優點。如果沒有這種好奇”，人類就不會告別茹毛飲血的時代。“而正是這種好奇，讓我們跨越了我們這個時空的視界。”

當人類開始提前為本世紀二十年代偉大的載人火星探險做準備的今天，對時空性質的前衛性思考已逐漸顯露出它與人類未來的某種重要關聯。斯蒂芬·霍金認為：“構成星際旅行基礎的物理學確實值得人們去探索研究。如果將我們的視野僅僅局限在地球上，就會限制人類思維的發展。”〔4〕歌德也說過，人具有“把不可能的東西當作仿佛是可能的東西那樣來處理”的能力。因此，人可以生活在一個非具體的、僅僅是“可能的”領域，從而確保其精神視野不至于完全為眼前的現實需要所束縛。這令人想起費爾巴哈的一句名言：“動物只為生命所必需的光線所激動，人卻更加為最遙遠的星辰的無關緊要的光線所激動。只有人，才有純粹的、理智的、大公無私的快樂和熱情——只有人，才過理論上的節日。”也許正是基于這種與生俱來的本性，人類文明的進一步發展和科技水平的不斷更新才有了最根本的保證。

注釋：

〔1〕〔4〕《奧秘》，第15、149頁。

〔2〕吉爾達·布爾代：《不明飛行物——五十年的秘密》，國際文化出版公司2000年版，第220頁。

〔3〕《布魯卡的腦·導言》，三聯書店1987年版。