超光速飛行會怎麼樣

07-04

想要超光速飛行，首先得測量光速到底是多少，擁有曲速引擎就是超光速引擎？超過光速會怎麼樣？被撕裂嗎？

文/劉聲遠

它是宇宙的速度極限，也是我們藉以認識宇宙的一個關鍵數據。不過，為了確定這個數值，科學家們真是很下了一番功夫。

古希臘數學家歐幾里得相信，我們之所以能看見事物，是因為眼睛發出了光線。大英雄亞歷山大宣稱，因為我們一睜眼就能看見遙遠的星星，說明星星發出的光不到眨眼工夫就已進入我們眼中，所以光速必定是無限大的。11世紀，巴士拉數學家艾爾哈贊發表了自己的《光學專著》，其重要性堪比牛頓的《數學原理》。艾爾哈贊在這本書中稱，取決於光所穿越的介質的不同，光的速度也不同，並且光速是有限的。光在空氣中穿越的速度，大於它穿越水和玻璃的速度。

超光速

超光速是指根據愛因斯坦理論，超越光速是不可能的，但是如果真的超光速，那肯定會時光倒流或者其他的事情發生！

人類對光的認識不斷增長。13世紀，英國人羅傑·培根利用艾爾哈贊有關光的理論來支持這樣一個理論：光速很快，比音速還快，但並非無限大。當時還有一種觀點：光在空曠太空中的穿行速度可能是無限大的，但是在介質中光速會減緩。到了17世紀，像德國科學家開普勒和法國哲學家德斯卡特斯之類的科學名人，堅持認為光速無限大。開普勒指出，實際情況必定如此，因為空曠的太空不會阻攔光的穿越。德斯卡特斯的結論則是基於實際觀測：如果光的穿行速度是有限的，那麼在一次月食期間，太陽、地球和月球就不會排成一線，但實際情況相反，反過來就證明了光速是無限的。

也正是到了這個時候，人們首次嘗試對光速進行直接測量。1629年，荷蘭哲學家伊薩克·比克曼提議進行一項實驗：在大約1600米外用鏡子反射炮彈閃光，測量光反射回來所花的時間。科學家伽利略則獨立提議了一個類似的實驗：讓他的學生把一盞點亮的燈籠帶到大約1600米外，測量燈籠亮光到達觀測點所經過的時間。這兩項實驗都未能檢測到任何遲延，從而證實了一種看似正確的偏見：光速的確是無限快的。

憑藉我們今天對光速的認識，我們知道在上述兩項實驗中光的往返時間只有大約十萬分之一秒。這低於人體最快的反應時間，所以觀測者測量不到任何遲延。與之對比，行星之間的距離如此之大，以至於光在兩顆行星之間的旅行要花好幾分鐘時間。為了測量光速，根本要求是找到某種合適的參照物。

在巴黎，喬萬尼·卡西尼一直在觀測木星的衛星（簡稱木衛），它們都在各自軌道中一會兒消失於木星背後，一會兒又重新出現在木星前方。他的測量結果有差異，他把這歸因於光速是有限的。丹麥天文學家奧勒·羅默隨即也投身於此。他在1676年注意到，依娥（木衛一，也是最靠近木星的衛星）重新出現在木星前方所花的時間，在地球靠近木星期間少於地球離開木星期間（地球與木星之間存在相對接近和相對遠離的運動）。這證實了卡西尼的猜測——當地球向木星靠近時，地球與木星之間的距離越來越近，光線穿越的距離也越來越短，因此到達的時間也相對早。相反，在地球離開木星的過程中，光線穿越的距離增加，到達得也相對晚。羅默的測量以及他對地球運動相關性的發現，使得他被認可為光速有限的證明者。1690年，荷蘭數學家克里斯蒂安·惠更斯使用羅默的估計值，算出的光速是大約每秒22萬千米，即為現代這一數值的70%。

測量光速故事的下一步再度涉及天文學，具體而言，是涉及光的像差。什麼是光的像差呢？不妨用一個大家熟悉的現象——在雨中移動以保持乾燥——來說明。當你靜止時，雨滴是垂直下落的（沒有風的時候）；而在你往前走時，雨滴卻好像是從你前方的某個點落下的，你得把雨傘往前傾斜一點才能不被淋著。現在，把降落的雨想像為來自遙遠星球的光線，把你在雨中的移動設想成地球在太空中的運動。那麼，由於上述現象即像差的存在，這顆恆星的視位置會不斷改變。

1729年，英國皇家天文學家詹姆斯·布蘭德利發現了像差現象。他測量了天龍星座的一顆恆星，發現它的視位置首先南移，然後北移，周期為6個月。儘管這一運動的幅度只約為0.01°，但運用18世紀的設備卻已經能測到了。布蘭德利由此算出，光速約為地球在軌道中速度（即圍繞太陽公轉的速度）的1.02萬倍，即光速大約是每秒29.5萬千米。這一數值距離現代光速測定值只有約2%的誤差。

為了測定很高的速度，要麼需要像天文學中那樣的遙遠距離，要麼需要測量極小時間間隔的能力。1849年，法國物理學家路易·菲佐在後一方面找到了一種在地球上測量光速的方法。他在一隻迅速旋轉的齒輪的齒縫間發射光線，8000米外的一面鏡子把光線反射回來。如果光線通過齒縫，它會被看見；但如果它擊中鋸齒，它就不會被看見（顯示為黑暗）。他改變齒輪轉速，由此就能確定光線往返所花時間。由於鏡子與齒輪之間的距離是已知的，菲佐得以推算出光速大約為每秒31.3萬千米。1862年，法國科學家利昂·傅科運用相似理念，但改用旋轉的鏡子來測量光線偏轉的角度，由此算出的光速是每秒29.9796萬千米，與現代光速值——每秒29.9792萬千米已經相當接近。

1865年，蘇格蘭數學家和物理學家詹姆斯·克拉克·麥克斯韋發表了自己對電磁波的研究結果。按照他的理論，光是電場和磁場中的一種波——電磁波。在任何一種電磁波中，一個電場消失，一個磁場出現，反之亦然，不斷重複。自由空間對電磁波的阻力，被稱為自由空間的介電常數；自由空間對磁場的阻力，則被稱為自由空間的導磁常數。在麥克斯韋理論中，光速是與這些數值有關的。電場和磁場來回振蕩的容易程度，決定著電磁波穿越的速度。這些數值的乘積，與光速平方成反比。

由此看來，從某種意義上說，開普勒在幾百年前的推測是正確的。按照麥克斯韋的理論，如果空間沒有任何阻力，光速就確實會是無限大的。但事實上，空間是有阻力的。19世紀末，根據麥克斯韋方程式算出的光速數值是每秒29.9788萬千米，與現代光速值——每秒29.9792萬千米更加接近了。

1887年，美國人艾伯特·麥克爾森和愛德華·莫里嘗試測量地球在「以太」（當時被相信瀰漫於所有空間的一種介質）中的穿行速度，方法是測量光在兩個垂直方向的速度差。他們使用了半透明鏡子，它們能讓光偏轉90°，卻又不受阻礙地繼續前行。沿著光的路徑反射兩根光柱，並且重組它們，任何速度差都會通過兩個波的異相而顯現——波峰和波谷之間的不匹配會顯示為一系列明暗條紋，稱為干涉圖像。

麥克爾森和莫里的實驗裝置很靈敏。讓他們大吃一驚的是，該裝置證明了光速是一致的，不取決於任何方向。接著，這讓愛因斯坦確信以太並不存在，或者並不以當時人們相信的形式存在。這還讓愛因斯坦在1905年提出了他的狹義相對論。感謝愛因斯坦——對光速的精確測量，讓他提出了對時間和空間本質的新見解。

尤其是，愛因斯坦的理論暗示，真空中的光速是自然界的速度極限值：沒有哪個有質量的物體能達到真空中的光速，而任何沒有質量的微粒在真空中的速度都必定是光速。然而，光在通過一種透明介質（例如水和玻璃）時會減速；有可能讓粒子（例如電子）穿越介質的速度快於光穿越介質的速度，但仍然低於光在真空中的速度——光速的絕對極限值。

電磁波的速度與光速符合，這證明可見光、無線電波、X射線及更多的波都是波長和頻率不同的電磁波。在激光器發明之前的20世紀50年代，多名科學家使用空腔共振器對電磁波的頻率和波長各自進行了測量，得到的波速是每秒29.7992萬千米，誤差是每秒3千米。我們不妨對此做一種現代版的演示。把一條巧克力放入沒有轉盤的微波爐中，在微波強度最大的點位，巧克力被加熱的速度也最快。兩個連續「最熱點位」之間距離是微波波長的一半。用微波頻率（一般是2450兆赫茲）乘以波長，得到的就是光速——儘管它比20世紀50年代實驗室測定的光速還是要慢些。

現代超長距離光速測量涉及發射無線電信號到不同的飛行器，這些飛行器在太陽系中的位置被精確測定，其中要考慮太陽和各行星引力。用這種方法測定的光速準確度，可達一千億分之二。麥克爾森-莫里技術的現代版本使用的是激光柱，它們的頻率已知非常精確。當激光柱被分成兩條路徑並且重組後，能夠解碼干涉圖像以確定光的波長。波速就是波長和頻率的乘積。1972年，這導致光速測量的精確度高於二千五百億分之一。

今天，使用更先進的高度穩定激光和利用原子鐘測量時間間隔，科學家得到的光速測量最精確值是每秒29.979 245 8萬千米，不確定值僅為每秒1米。其中，秒可以通過原子鐘來精確定義，光速中的不確定性主要是由定義1米的準確度帶來的。1983年，科學界同意把光速「固定」在上述值，於是米的定義就是：真空中光在1秒里穿行距離的299 792 458分之一。

在過去的幾百年中，物理學家們一直致力於測量光相對於宇宙時空的速度，而今天的科學家則不同，他們是從光速中確定宇宙時空的特性。

一個關鍵實驗

最靠近木星的木衛——依娥（木衛一），每42.5小時環繞木星一周。從地球上看去，依娥周期性地消失於木星背後，稍後又再度出現。科學家相信，交食（指一個天體經過另一個天體前方，將後者部分或完全擋住的現象）之間的時間間隔應該是一樣長的。

然而，當喬萬尼·卡西尼在1671年觀測依娥與木星交食時，發現其時間間隔是變化的。他認識到，這可能是因為光線從木星旅行到地球需要花時間，在此期間地球會運動，所以根據地球是朝著木星而去還是離開木星而去，光線從木星旅行到他的望遠鏡時所穿越的距離從一次交食到另一次交食是不同的。

奇怪的是，卡西尼看來並不相信自己的直覺，而他的助手奧勒·羅默自己進行了這方面的觀測。當羅默把自己的觀測與卡西尼的觀測合併後，他意識到這些變化與地球和木星的相對運動相關。他進行了很長的一系列觀測，證明了自己的猜想，並由此估計光速超過每秒22萬千米（而他的同事惠更斯算出的光速也大約是每秒22萬千米）。對當時的許多人來說，這麼大的數值難以想像，簡直堪稱無限快。因此，羅默的這一估計在當時並未被普遍接受。一直到英國天文學家詹姆斯·布蘭德利通過恆星像差測量光速，羅默的光速理論才終於被認可。

主要人物

他們是在過去幾百年中思考過光速問題的一些偉人。

艾爾哈贊（964～1040）

從1011～1020年，這位出生在巴士拉（今伊拉克）境內、長期住在開羅的數學家撰寫了《光學專著》共7冊。它們在12世紀被譯成拉丁文，很大程度上影響了西方世界對彩虹和光學的認識。英國哲學家羅傑·培根（1214～1294）是受到艾爾哈贊影響的學者之一，他卻常被誤認為是艾爾哈贊理論的原創者。

伽利略·加里雷（1564～1642）

這位義大利科學多面手常被視為現代科學之父，他的工作導致了力學理論的創建。他還對望遠鏡進行了多方面改進，並且建立了觀測天文學。他提出行星繞著太陽轉，太陽位於太陽系中心。

奧勒·羅默（1644～1710）

在他作為卡西尼（1625～1712）在巴黎的助手期間，這位丹麥天文學家觀測了木星的衛星（木衛）。儘管卡西尼想到了觀測數據顯示光速是有限的，但證明這一點的人卻是羅默。

利昂·傅科（1819～1868）

除了他自己在光速測量方面的工作，以及證明光在水中的速度低於在空氣中的速度之外，這位法國物理學家還以「傅科擺」聞名。「傅科擺」為觀察地球自轉效應提供了一種實用方法。

詹姆斯·克拉克·麥克斯韋（1831～1879）

這位蘇格蘭科學家以一種理論一統電和磁的所有已知現象，這個理論預測了電磁波的存在。電磁波的速度與光速符合，這證明可見光、無線電波、X射線及更多的波都是波長和頻率不同的電磁波。

重要術語

光行差

也叫光像差，是指一顆恆星看起來在其實際位置附近移動的現象。它是光速有限和地球運動的結果。

原子鐘

利用原子鐘測量時間是迄今為止測量時間的最精確方法。它使用的是微波信號的頻率。當原子里的電子改變能級時，它們會發射微波信號。

空腔共振器

它是中空而兩端封閉的導體。電磁波沿著這根導體穿行和來回反射。在一個長度合適的共振器里，一個特定頻率的波會被放大。

電容率

是顯示電介質極化性質的宏觀物理量。又稱介電常量。定義為電位移和電場強度之比。電容率可用電容器確定，電容器是儲存電荷的裝置。

導磁率

是指一種物質（包括空曠空間）被磁化的難易程度。導磁率和電容率乘積等於光速平方數的倒數。

時間線條

科學家花了300年時間，設計出越來越準確的辦法來測量光速。

1690年基於奧勒·羅默證明光速有限，他的同事克里斯蒂安·惠更斯算出的光速大約是每秒22萬千米。

1862年法國物理學家利昂·傅科使用旋轉鏡面，算出光速為每秒29.9796萬千米。

1865年詹姆斯·麥克斯韋證明光是一種電磁波，使得光速可由已知的空間特性計算出。

1905年光速不取決於光源速度或觀測者的觀念，構成了愛因斯坦狹義相對論的根基。

1972年一束激光被用來測量一個氪原子的一根特定光譜線的頻率。通過重組這一信息和長度單位米的定義，真空中光速被測定至十億分之一的精度：每秒299，792，458米，精確到每秒1米。

1983年光速被最終確定下來。於是，1米現在被定義為真空中光在1秒里穿行距離的299 792 458分之1。

科幻作品中不乏對人類探索深空的描寫，而要探索深空就涉及超光速。在本文中，科學家考證迅速穿越宇宙的各種可能方式是否真的可行，例如蟲洞、曲速引擎和一種叫作「負能量」的神秘物質。

你已打好背包，等待從航天港騰飛。你可能會想像宇宙飛船上將播放什麼電影。儘管長途旅行從來都不是你的偏愛，但一旦抵達目的地，你就會覺得這趟旅行實在太值得。不過，這次你不是跨越大洋去另一個大陸，而是要旅行到幾千光年外的深空。

恆星際（即恆星之間，或稱深空）旅行是人類長久以來的一大夢想。它也是科幻大片的一個常見主題：前往遙遠世界，深入黑洞觀光，或者把人類從瀕死的地球拯救到深空樂土。在2014年好萊塢大片《深空》中，一群宇航員使用穿越時空的捷徑——蟲洞，探尋整個宇宙中的可居住世界。

在考慮深空旅行時，遇到的最大問題是巨大的距離。離地球最近的恆星除太陽外就是比鄰星，它距離地球40萬億千米之遙。請注意，40萬億就是4的後面跟著13個0哦！這樣的數字真是「笨重」，所以科學家創造了光年這個距離單位。1光年是指一束光在真空中（也即宇宙空間）1年中走過的距離，等於9.5萬億千米。就算是以光速從地球出發和旅行，也需要4.2年才能飛到比鄰星。科學家之所以選擇光速，是因為光速是宇宙中最快的速度。19和20世紀進行的多項實驗顯示，光速看來是你能穿越空間的絕對速度極限。

迄今為止，地球人建造的最快的飛船是歐洲空間局（簡稱歐空局）的「太陽神」系列探測器。20世紀70年代中期，它們以超過每秒7萬米的速度飛過太陽。這與每秒約30萬千米的光速相比，簡直不值一提。比鄰星是地球的近鄰，所以才稱為比鄰星。大多數恆星與地球的距離是比鄰星與地球之間距離的幾百倍、幾千倍、幾萬倍甚至幾十萬倍。如果要讓深空旅行變得可行，就必須找到能繞過光速限制的方法，蟲洞的用處就在於此。實際上，蟲洞是廣義相對論的一個基本話題。

什麼是時空？

時空是愛因斯坦在廣義相對論中使用的坐標系。其中，時間被視作一個代表第四維度的可變數，與三維空間沒有任何區別。沒有人知道時空是否只是一個數學概念，還是在物理學上可行。探測時空結構的努力迄今尚未成功。

蟲洞

廣義相對論是愛因斯坦對宇宙的描述。它提供了一個叫作時間-空間（簡稱時空）的坐標系，所有天體都位於這個系統中。時空經常被描述成一個延伸在整個宇宙中的連續結構。當你在時空中移動時，就是在時間和空間里都移動。天體扭曲這一結構，儘管這種扭曲對我們來說幾乎不可見，它卻創造引力，使光線偏轉。

蟲洞是穿越時空的隧道。可以把它們視為在空間往複旅行時，能藉以避開長距離的捷徑。或許很多讀者都知道「蟲洞」，《來自星星的你》裡面的都教授就是通過蟲洞穿梭於宇宙之間。蟲洞這個名字，是由美國科學家約翰·惠勒在1957年的一篇文章里首次提出的。其實，早在1935年，愛因斯坦及其同事南森·羅森就調查過這種可能性（所以蟲洞的正規名稱是愛因斯坦-羅森橋），而一名德國數學家在1925年就提出了這種可能性的存在。蟲洞看來是亞微觀（極細微）結構。它們看似有天然不穩定性。因此，就算亞微觀蟲洞正在持續形成，它們也可能在有什麼東西穿過它們之前就坍塌了。

時間很快就到了1988年。美國加州理工學院物理學家基普·索恩的研究發現，如果在蟲洞形成之際能給它引入某種合適的能量，蟲洞就可能被穩定和擴大，因此使得蟲洞旅行可行。但這裡有一個關鍵性的問題：這種合適的能量從何而來？科學家的回答是：它很可能不是我們已知的宇宙能量。

問題在於，這種能量必須能施加所謂的「負壓力」。為此，必須有某種能產生負引力的負能量或負質量。1997年，科學家發現宇宙正在加速膨脹。他們認為，這是由空間充滿的一種負能量導致的。他們稱之為「暗能量」。但蟲洞比暗能量還要怪異。儘管如此，科學家還是開始研究暗能量究竟會如何影響蟲洞。結果並不好，暗能量會遵循奇異的量子力學定律，這些定律適用於超細微結構。研究發現，暗能量的位置和動量都無法被準確界定，這會造成蟲洞「模糊」。也就是說，穿越蟲洞後你最終會止於何處、止於何時，都是不確定的。換句話說，你確實可以在時空中找到捷徑並且採用，卻不能掌控目的地或到達時間。不得不承認，蟲洞這個概念實際上很粗糙，在可以預見的未來它完全超越人類的技術能力，也就是純粹屬於科幻範疇。但是，另一個屬於科幻範疇的概念——曲速引擎又如何呢？

怎樣建造蟲洞

運用複雜的技術和一些暗能量，我們有可能創建蟲洞穿越時空

1 獲取負能量

第一步是找到一種負能量源，讓它抵消天然形成的蟲洞容易坍塌的趨勢。這種能量必須以某種方式儲存，從而剋制它讓自己周圍時空膨脹的趨勢。這涉及高端技術，而且是否有合適的負能量存在也不能確保。

2 找到蟲洞

蟲洞有可能在宇宙中小規模地連續形成和消失。量子泡沫是通過超強力顯微鏡和粒子加速器看到的時空連續體，這是一種高度複雜的技術，或許能扼住一個超細微蟲洞的咽喉。

3 輕易搞定

一旦蟲洞被採用負能量穩定下來，一艘宇宙飛船就可被送入蟲洞，看它最終如何終結。如果它終止於無用之地或危險之地，那就順其自然，讓它逐漸消亡。如果蟲洞真的能形成一座時空橋，那就為它注入更多負能量。

4 空間捷徑

一旦蟲洞變得足夠大，它就可被用作空間捷徑。有一種可能性，就是把蟲洞入口和出口搬到更好的地方。所需的只是某種類型的空間拖船（也稱軌道間飛船或星際交通船），它利用負能量的反引力，把蟲洞的開口「推到」更有利的位置。

5 宇宙高速路

最終，一個蟲洞網路將跨越銀河系，延伸到更遠處，如果真的存在其他宇宙，它甚至能延伸到其他宇宙。因為蟲洞是穿越時空的捷徑，它們也可能被用作時間機器。但在蟲洞被創製以前，你根本不要指望能回到從前。

怎樣尋找蟲洞？

在宇宙深空定位蟲洞是一件很棘手的事，但這方面已有多種理念。

有可能從照亮整個通道的蟲洞一端，看見另一端的恆星。俄羅斯物理學家亞歷山大·夏茨基的計算表明，讓蟲洞開啟所需的負能量，會把來自蟲洞邊緣的光線推動、聚合成蟲洞邊緣的一圈光暈。夏茨基暗示，蟲洞另一側發生的伽馬射線暴，可能會暴露蟲洞的存在。科學家將可能看見一次伽馬射線暴，但無法識別究竟是哪個星系所產生的。

另一種思路是，蟲洞的開口可能會在我們於一顆恆星前方的觀測視線中飄浮。首先，蟲洞的強大引力場會通過引力透鏡過程增強恆星的星光。接著，隨著恆星星光向下進入蟲洞，恆星會變暗。最後，隨著蟲洞離開恆星，星光在另一次引力透鏡效應中再度達到最亮。這會成為蟲洞的可識別標誌。

或許，識別蟲洞的最重要含義是：外星人或許真的存在。一個大得足以被看見的蟲洞之所以被看見，真正原因可能是某些高度發達的外星人在操控它。

曲速引擎

1994年，墨西哥物理學家米格爾·埃爾古比爾一夜成名，因為他證明了曲速引擎的建造至少在理論上是可行的。他破解了愛因斯坦的系列方程式，精確證明：可以讓一艘飛船想好快就好快地在時空泡泡上衝浪。但問題是，這也得依賴某種類型的負能量來扭曲空間，提供反引力，推動飛船往返。

在位於得克薩斯州休斯頓的美國宇航局約翰遜太空中心，一個科學家和工程師團隊就職於「高端推進物理實驗室」。在工程師兼物理學家哈羅德·懷特率領下，他們進行一系列實驗。有人聲稱，這些實驗顯示了出人預料的性質，可能被用於未來的太空飛行。2014年，這個團隊登上媒體頭條，也遭來一些非議，因為他們發表的研究結果暗示：一種「不可能的」推進系統其實有可能行得通。

這種原本被稱為「特快推進」的系統，是由英國工程師羅傑·索耶提出的。他相信，在適合的條件下，被引入一個錐形模腔的微波能產生一種推進力。一些科學家猛烈抨擊索耶的理論，稱它違反物理學的一個基本定律——能量守恆。然而，也有一些科學家團隊（包括懷特團隊）對測試索耶理論有一定興趣。美國宇航局拒絕記者對懷特的採訪申請，但該局在一份聲明中表示：「儘管約翰遜太空中心一個團隊的超光速理論研究成為頭條新聞，但這屬於一種概念性調查。」換句話說，打好行囊、準備深空旅行其實為期還遠。

有可能會使得深空旅行成為可能的進展，也許並不一定會來自實驗。超越愛因斯坦廣義相對論的引力理論新延伸，或許向我們顯示了怎樣突破光速限制。根據現有理論，我們應該無法打破光速限制。但一些科學家相信，現有的光速理論有缺陷，該理論並非是堅不可摧的。倫敦帝國大學的物理學家若昂·馬奎荷一直致力於研發一種全新的引力理論，它適用於引力變得極強的情況，例如在黑洞附近或接近大爆炸（宇宙誕生）時刻的狀況。這兩者都是廣義相對論崩潰之地。馬奎荷提出的一種假說是，在大爆炸之後的時刻，光速比地球上見到的光速高得多。除了能解釋一系列令人困惑的宇宙學觀測結果之外，馬奎荷的這一假說還能打開深空旅行的高速通道。

這之所以成為一種可能性，是因為許多有關早期宇宙的理論都預測了一種叫作「宇宙弦」的現象。這些弦是大爆炸的剩餘，至今未被直接觀察到。作為時空中的「摺痕」或「皺紋」，宇宙弦其實是太空中略微有差異地區之間的邊界。它們很像晶體中可能出現的瑕疵。重要的是，它們的規模很大，光速在靠近它們的地方很可能會增加，並且會沿著弦的直徑一直保持高速。從理論上說，飛船完全可以沿著宇宙弦飛行，把宇宙弦作為通往其他恆星的一條深空高速路。其中的美妙在於，你無須打破光速限制，只需某種強力引擎來加速飛船。

然而，如此激動人心的技術要變成現實的話，還需要很漫長的時間。馬奎荷甚至不願意預測這種可能性是否真的存在。實際上，科學界一致認為，深空旅行目前只能停留在科幻理念中。

什麼是負能量？

負能量是一種能產生反引力的假想物質。它與另一種假想物質——奇異物質有關，而它們的特性迄今未能在實驗室中觀測到。無人知道這些物質是真的存在，還是只是數學上的可能性。

曲速引擎太空衝浪

廣義相對論讓超光速太空飛行看似不可能。但時空本身並不受廣義相對論限制。曲速引擎能夠扭曲宇宙結構，使時空在飛船前方壓縮，在飛船後方膨脹。如此一來，飛船就能憑藉這種運動「衝浪」——以超光速飛行，同時讓自己在曲速泡（未被改變的正常時空）內部的小小時空中保持基本靜止。這如果能實現，絕對堪稱美妙。

1 假想中存在的負能量，可讓飛船背後的時空劇烈膨脹。

2 在飛船前方，常規能量會創造一個強有力的壓縮區域。

3 飛船在一個相對平坦的時空（曲速泡）中「衝浪」。

4 宇宙結構的扭曲程度，決定著飛船「衝浪」的速度。

3種超光速可能性

我們從小接受的觀點一直是：宇宙中沒有什麼東西的速度會比光速更快。但物理學暗示，光子有可能輸在終點線。

1 宇宙膨脹

這是宇宙突然變大的假想時刻。為了這件事的發生，時空的膨脹速度必須是光速的許多倍。這並不違反物理學法則，因為宇宙速度這個限制只適用於在時空中運動的物體，而不適用於時空自身的運動。宇宙膨脹是否真的發生過，迄今並不清楚。然而，空間膨脹正在讓遙遠的星系看上去不斷遠離我們，而且離開的速度是光速的好幾倍。

2 契倫科夫輻射

音爆（超音速飛行器的聲震）的光學對等物——契倫科夫輻射，發生於光線從真空轉入一種密度更大的介質（例如水或玻璃）而減速之時。同方向飛行的高能粒子通常不會像光減速那麼靈敏，反而可能會在進入更大密度介質之時飛得更快。它們形成的激波，會把擋道的光線推開。在被水包裹的核反應堆周圍，常能見到一種詭異的藍色光暈，這便是契倫科夫輻射。

3 超光速粒子

簡稱速子。這是對任何速度高於光速的粒子的總稱。這種假想初次得名是在1967年。速度高於光速的粒子違反現有物理學法則，除非它具有某些非常特異的性質。如果這樣的粒子真的存在，它就能在時間上回到過去，並且永遠都不會低於光速飛行。這聽起來令人興奮，但迄今為止，哪怕一個這樣的粒子也未被找到。