游俠索羅：星球大戰(zhàn)外傳制造“千年集”

秦建

《游俠索羅》是《星球大戰(zhàn)》系列電影的最新作品。在這部外傳中，傳奇人物漢·索羅得到了后來讓他在整個銀河系都聲名遠播的千年隼號飛船。如果舉行一場“你最喜歡的虛構(gòu)飛船”的投票，千年隼號百分之百會名列前茅。

“千年隼”身世揭秘

根據(jù)電影的劇情，“千年隼”出身非常普通，是YT-1300中型貨船，由柯爾里亞集團在行星科瑞利亞制造。它長26.7米，有一個飛碟型的主船體，一對像雙顎一樣的前部貨艙，以及安置在船體一側(cè)的圓柱體狀的駕駛艙。最吸引觀眾的，在于“千年隼”駭人的飛行能力。它既可以在星球表面起飛和著陸，也可以在星球之間穿梭，還可以光速飛進“超空間”—在極短的時間里，從銀河系的這頭飛到10萬光年之外的那頭?？催^電影的觀眾，無不為之驚嘆折服。

那么，問題來了：在現(xiàn)實里，我們能制造出千年隼號嗎？如果不能，我們又需要多久才能實現(xiàn)這一夢想呢？

近在眼前的短板：

燃料與發(fā)動機

無論是在現(xiàn)實中還是在電影里，發(fā)動機和燃料對飛行器的重要性不言而喻。

最快的化學火箭時速16000千米，遠遠超過聲音的速度。但是，火箭的速度卻只有光速的3/20萬，從地球到火星，最短的航程也需要180天。計算表明，要使火箭推動的航天飛機達到4‰倍光速，所需化學燃料就超過了整個已知宇宙的總和。

那核聚變發(fā)動機呢？與化學燃料相比，核聚變的效率提高了20倍，足以使核聚變火箭的速度達到光速的1/20。核聚變發(fā)動機的出現(xiàn)，將使太陽系內(nèi)行星之間的來往變得就像今天的洲際旅行一樣容易。然而也就這樣了，在核聚變中，只有不到1%的氫原子變成了能量。想要達到光速的1/20，氫燃料的質(zhì)量應(yīng)為千年隼號的57倍；想要達到光速的1/2，則“千年隼”必須攜帶超過自身質(zhì)量59000倍的氫燃料，而且這些氫燃料僅能使用一次。這使得用于恒星之間的核聚變飛船永遠也造不出。

理所當然，我們需要更好的發(fā)動機。由物質(zhì)與反物質(zhì)湮滅而形成的輻射具有比核聚變更高的動能。計算表明，1千克反物質(zhì)燃料提供的能量足以和100千克的氫燃料相媲美，想把飛船加速到光速的0.99倍，只需要13倍于“千年隼”質(zhì)量的反物質(zhì)燃料。早在20世紀60年代，基本粒子的反粒子差不多全被找到了。問題是，反粒子是有了，但這些反粒子都是在實驗室條件下孤立存在的，剛剛發(fā)現(xiàn)，就會在極短的時間里與周遭的粒子泯滅，無法形成穩(wěn)定的反物質(zhì)。也許宇宙深處存在著反物質(zhì)構(gòu)成的星球，但在地球上，科學家還無法制造、保存和使用反物質(zhì)。什么時候能夠?qū)崿F(xiàn)呢？最最最樂觀的估計也需要100年。

相對論：

光速飛行的迷思

好吧，且不管使用了什么發(fā)動機，反正在編劇的筆下，“千年隼”就是能夠瞬間加速到每秒30萬千米。因此，漢·索羅和他的小伙伴能夠輕而易舉地從帝國沖鋒隊眼皮子底下逃走。在帝國沖鋒隊的眼里，“千年隼”曳出一道長長的白光，然后縮成一個光點，隨即消失無蹤。但根據(jù)愛因斯坦的相對論，這里對光速飛行的表現(xiàn)并不準確。

相對論告訴我們，在不斷接近光速的過程中，“千年隼”的質(zhì)量會越來越大，長度越來越短。當“千年隼”以3/4光速向前沖時，它的質(zhì)量會是靜止狀態(tài)的1.5倍，而長度會縮短1/3；當“千年隼”的速度是0.9倍光速，其質(zhì)量會變成原來的兩倍，長度縮短到一半；而當“千年隼”的速度達到光速的0.999倍時，飛船的質(zhì)量增長20倍，長度縮短到1/20。

與此同時，消耗的能量越來越多，加速越來越困難。當“千年隼”逼近光速時，質(zhì)量會變得無窮大，此時，極為微小的速度提升都會消耗無限多的能量。即便是反物質(zhì)發(fā)動機也無法提供這么多的能量。愛因斯坦指出，只有無質(zhì)量的物質(zhì)，比如說光本身，能夠達到光速，其他物質(zhì)，都不行，這叫作“光障”。各種證據(jù)已經(jīng)證明了相對論的正確性，想要突破光障，恐怕在物理理論上要有重大突破才行。而這個理論突破，誰也不知道什么時候會出現(xiàn)。

在電影中，“千年隼”突破光障時，漢·索羅等飛船上的角色，會看見無數(shù)的星星突然加速，往飛船后方飛行，其速度之快，以至于看上去像光之瀑布。從視覺效果來講，非常驚人。那么，真實的情況又將如何呢？研究表明，光速飛行中，由于多普勒效應(yīng)，光的頻率會偏移出可見光，進入宇宙微波背景輻射的范圍。因此，漢·索羅等人不會看到任何星星，只會看到“千年隼”前方中心有一個碟狀的明亮光團。

最讓人意外或者遺憾的是，在《星球大戰(zhàn)》系列電影中，光速飛行與超光速飛行是家常便飯，劇情上卻從來不考慮相對論的時間效應(yīng)。影片中，少年索羅被迫與女友琦拉分開，當幾年后，兩人再次相遇時，年紀完全一樣。然而，在這幾年里，索羅先是作為銀河帝國飛行員，后是作為貝克特匪幫飛行員，總是駕駛著飛船，以光速甚至超光速在各個星球之間來往，與此同時，琦拉在行星表面活動的時間更多。如果考慮相對論，當他們再相遇時，索羅應(yīng)該比琦拉年輕許多歲。

超空間：

穿越茫茫宇宙的假想

相對于宇宙的浩淼，光速飛行也是慢吞吞的。銀河系直徑10萬光年，換而言之，從銀河系這頭飛到那頭，光速飛船也要飛10萬年。所以，我們需要速度更快的飛行方式。超空間發(fā)動機就是《星球大戰(zhàn)》系列提出的解決方案。

“千年隼”擁有銀河系最快的超空間發(fā)動機。衡量超空間發(fā)動機性能的指標是“級”，級數(shù)越小，超空間航行速度越快。帝國殲星艦的超空間發(fā)動機為2級，起義軍X翼為1級。而“千年隼”的超空間發(fā)動機是0.5級！

什么是“超空間”呢？20世紀50年代，物理學家巴克哈德·海姆提出一個理論，認為宇宙中存在這樣一個“超空間”：時間不存在，光障也不存在，一旦進入該空間，只需要微小的動力，就能實現(xiàn)超越光速數(shù)十倍乃至數(shù)百倍的飛行。與電影中光速進入“超空間”不同，海姆聲稱，只要“超空間發(fā)動機”創(chuàng)造一個足夠強大的磁場或重力場，那么身處其間的物體（如飛船）就將進入“超空間”。關(guān)掉磁場或重力場后，飛船將重返正常的空間，當然，這個時候飛船已經(jīng)抵達了數(shù)千或數(shù)萬光年之外的星球了。

“千年隼”，意思是“快如游隼，耐用千年”。游隼是地球上速度最快的鳥類，在俯沖抓獵物時的速度能達到180千米/時，比高速公路上的汽車快多了。雖然在茫茫宇宙中，時速180千米完全可以說是微不足道，但作者賦予飛船這個名字，顯然是有深意的。

除了“超空間”這一假想外，科幻作家還提出了空間折疊、蟲洞穿越、時空翹曲、波動引擎等穿越茫茫宇宙的解決方案。這些假想也許千年以后才會變成現(xiàn)實，也可能永遠不會變成現(xiàn)實，然而它們的出現(xiàn)，足以展現(xiàn)人類征服宇宙的壯志雄心！