科学角度看《七夕》二---超光速飞船

                                        第二章 

        前一章讲的是牛郎和织女之间的距离，以我们的科学的发展水平来看，每年相聚一次根本是不可能的，根本无法在这么短的时间内跨越那么远的距离，更何况按照如今宇宙研究发现，宇宙是在不停膨胀的，而且膨胀速度远远超过我们今天认知的相像。也就是说女郎和织女如果要达成每天相聚一次的伟大爱情时刻，那他们必须要超过光速，在电影中我们已经看到了所谓超光速飞船的影子，比方说像《星际迷航》、《星球大战》，它这个里面的飞船都是可以做所谓的超光速飞行的，可以飞得极快，想多快就有多快。

        那如果真的能做到超光速飞行的话，那就可以顺理成章的完成他们相聚的美丽神话。但是我要泼你一盆冷水，我们的宇宙当中有一条铁律，就是万事万物运动的速度一定是不能超过光速的。随着速度的增加物质的质量也在相应增加，达到光速时，可以说物体的质量已经接近无限大，也就是说光速就是极限了，那怎么还能超光速呢？答案在《三体》这本小说中提到过---曲率飞船。

        关于宇宙膨胀的思想实验

        这里又有一个定律---哈勃定律，哈勃定律说离得越远飞得越快，但是根据这个公式你算一下，你会发现在很远的地方，比方说离我们几十亿光年以外地方的这些星球，它们远离我们的速度早就超过光速不知道多少倍了。那这又是怎么回事儿呢？这不是一个活生生的，违背宇宙铁律的这样一个事情吗？我们经常讲的引力，本质上不是一种力，而是质量让空间产生的扭曲。要把空间当成一种物质，就好像张开的床单一样，是可以在质量的作用下扭曲的，扭曲的本质是一种收缩，能收缩必然就能膨胀。那我们再来举一个例子做一个思维实验。

        你现在可以想象一根被捏成长条形的橡皮泥，这个长条形的橡皮泥就代表了我们的空间，我们说空间是一种物质，而且由于空间可以收缩，橡皮泥也是可以收缩的，你可以把它捏紧，也可以把它拉伸，所以说它很好地可以比拟我们的空间。然后这个时候有一只蜗牛，它在长条形的橡皮泥上，由于这个橡皮泥它是长条形的，所以这只蜗牛可以沿着这个橡皮泥爬行。

        假设这个时候这只蜗牛正在这个橡皮泥上，它要爬向你，然后你不想让这个蜗牛爬到你身上，那你有这么一种操作，就是你可以把橡皮泥向你的远处拉长，只要这个橡皮泥被拉长的速度比蜗牛爬的速度快，这个蜗牛就永远没有办法爬到你的身上。这个其实就跟我们现在宇宙的情况很像的，这些宇宙里的星球就特别像这只蜗牛，引力的趋势会让它们相互靠近，会让星球之间的距离去缩短，就好像蜗牛一直在努力地想要爬到你身上一样。但是由于整个空间在膨胀，膨胀的速度非常快，就好像这个橡皮泥一直在被拉长，那拉长的速度也很快，导致蜗牛永远没有办法爬回来。这个就是为什么宇宙还在膨胀，总的效果星球还是在远离我们而去一样，星球并不是不想向我们运动，它由于引力是向我们运动的，但是空间膨胀的太快了，它来不及爬回来。从你的视角上来看，这个蜗牛离开你远去的速度是越来越快的，甚至可以无限快。

        就好像空间本身膨胀得特别快，情况是一样的，这个时候就算蜗牛不做任何移动，它就是待着不动，在你看来它远离你的速度还是非常非常快的，但是蜗牛相对于它自己待着的那块橡皮泥来说，它根本就没有动过。那我们宇宙的情况也是如此。虽然在我们看来由于空间一直在膨胀，总效果这个星球是远离的，但是这个星球相对于自己周围的空间它根本就没有动，根本就不存在超过光速的问题。所以宇宙里这条不能超光速运动的铁律是说，宇宙里的物体它的主动运动不能超过光速，但是空间的膨胀，就像是把橡皮泥往外拉这件事情，这些物体它自己根本就没有动，哪里来的超光速呢？所以本质上这个光速不能被超越的铁律根本就没有被打破，只是宏观上的位置发生了移动，但是它自己并没有发生一个自主的运动。

唯一可行的超光速---曲率飞船

        那么利用这个特性我们就可以制造所谓的曲率飞船了，这个曲率是什么意思呢？曲是弯曲的曲，率是比率的率，表示程度，意思就是空间弯曲的程度。现在就告诉你这个曲率飞船是怎么运行的，还是用刚才橡皮泥的例子，假设现在在橡皮泥上有一只蜗牛，它是一动不动坐在那儿，还挺悠闲。那我们要怎么样去通过扭曲这个橡皮泥让蜗牛动起来呢？一个很直接的办法，当然是把这个橡皮泥拖得很长，就跟我们刚才那个说法是一样的。

        但是你要记住，在真正的宇宙当中我们没有办法这样做的，我们是能力非常有限的渺小的人类，没有办法像上帝一样去拽动整个宇宙，这个我们做不到。 但是我们还是有一个属于我们人类可以使用的办法，我还用这个橡皮泥来说。我如果不整个拽动这个橡皮泥的话，我可以把蜗牛头部前面的橡皮泥进行一个压缩，挤压它。这个时候这个蜗牛自己所在的那块橡皮泥，它会受到前面那个压缩的一个拖拽作用，它会受到一个吸引；我再在蜗牛的尾部的那一块橡皮泥，我给它做一个拉伸，我让它那个局部做一个膨胀，这样的话蜗牛所在的那块橡皮泥，它的尾部就会受到一个往前推的作用，我让它膨胀一点点，这样的话整体的效果，这个蜗牛不就向前移动了一点吗？不用拽整个橡皮泥，只是通过局部的收缩和膨胀，不就让蜗牛移动了吗？

        这个时候蜗牛所在的那块橡皮泥，它已经向前移动了一点，然后你就保持刚才那个过程，永远让蜗牛前面的那一块橡皮泥保持收缩，后面保持膨胀，那蜗牛所在的这块橡皮泥就会一直被往前推，那蜗牛不就一直向前移动了吗？记住现在蜗牛它可是自己一点都没爬，蜗牛相对于它刚才自己的位置，可是一动不动的。也就是蜗牛根本没有移动，只是蜗牛所占据的这块空间，通过它前面空间的收缩和后面空间的膨胀，宏观上把它往前挪了一点位置。这就好像一个大水缸，鱼在里面游不了多快，因为水是有阻力的，但是你可以把鱼缸整个端走，你可以把鱼缸放在一个汽车里面开着走，那鱼其实运动得很快了，但是它相对于鱼缸没有任何运动。所以说本质上只要空间扭曲得足够迅速，而且局部扭曲的程度足够大，这个飞船就可以利用这种空间扭曲达到任意大的速度，但是自己相对于自己原来的位置根本没有动。

         现在通过蜗牛这个例子，就知道怎么样去制造这样的一个曲率飞船。这个曲率飞船它要装两个引擎，一个装在它的头部，一个装在它的尾部，这两个引擎的功能是不一样的。它前面这个引擎的作用是让飞船前面的空间发生一个收缩，会产生一个吸引的效果。记住我这说的不是吸引力，它是一个吸引的“效果”，它会把宇宙飞船所在的那块空间往前拽。尾部的那个引擎，它产生的一个作用是让它尾部的那个空间进行一个局部的膨胀，这个膨胀会让宇宙飞船所在的那块空间感受到一个排斥的效果。总的来说，就是前面这个引擎负责往前拉，后面那个引擎负责往前推。它们本质上不是把飞船往前推，而是把飞船所在的那块空间往前推。然而在这个过程中，宇宙飞船相对于它周围的空间没有发生任何运动，所以它不会去破坏速度不能超过光速这条定律的前提下以超过光速的相对接近来让牛郎和织女相认。

        在这里的曲率飞船是什么？搭设鹊桥的乌鹊？可从远古的传说中我们看到的是乌鹊只有每年的七月初七这一天才去搭设鹊桥，是鹊桥而不是鹊船，研究了这么半天，难道牛郎和织女不是乘坐曲率飞船来到银河中相聚的，那还有什么别的方法让他们相聚呢？而且更快，留在下一章继续研究。