如果用

2083倍

的超光速來穿越銀河需要多少年？2019年，前美國宇航局（NASA）科學家詹姆斯·奧多諾用軟體模擬了人造飛船在超光速下的飛行動畫。根據動畫顯示，當超光速達到2083倍時，

我們想要穿越銀河仍然需要96年

，對此他感到絕望。

超光速飛行

超光速模擬動畫

在動畫中，扭曲因子1表示光速1倍，當

扭曲因子達到9.99

最高值時，則表示

光速2140倍

。動畫測試了飛船在不同等級的超光速下，飛行至冥王星與比鄰星需要花費的時間。

冥王星距離我們的距離大約為

59公里

。當飛船速度為1倍光速時，飛船幾乎停止不動，

到達冥王星需要5個多小時

，而到達

比鄰星則需要4年3個月

。

冥王星

當扭曲因子加到5時，飛船的速度增加至

213倍超光速

，此時到達冥王星需要1分30秒，而到達比鄰星還需要一週。

當扭曲因子增加至9.9時

，

飛船速度達到2083倍超光速

，此時越過冥王星需要

10秒

，而要到比鄰星星系仍然需要

18個小時

。

而有著

2000-4000億

顆的銀河系，直徑為

20萬

光年，如果飛船以

2083倍

超光速來超越銀河系，那麼至少需要96年的時間。這意味著，在超光速下，

人類即便有一生的時間，也難以穿越銀河系

。

銀河系

而在這樣浩瀚的宇宙中，銀河系也只是其中一支，在大到

幾乎看不到邊際的宇宙

，連超光速都顯得如此慢。

實際上，我們目前最快的速度也只能接近光速，要到達

2083倍

超光速，不知道還需要科學家經過多長時間才能達到，而即便我們真的到達那個速度，似乎對於宇宙來說也是

微不足道

。

光速對宇宙的範圍來說也是微不足道

超光速

到底是個什麼樣的速度？人類能不能達到這個速度？現在

人類能夠達到的速度又是多少

？等等一系列的問題，本文將為大家一一解答。

超光速是一種什麼樣的速度？

超光速顧名思義就是

超越光的速度

，也就是要大於

光在真空中傳播的速度

。我們先來了解一下光速。

人類可以達到光速嗎

光速是目前人類發現的最快的速度，可以達到

299,792,458 m/s

。我們所說的光年就是指光在宇宙真空中直線行駛的距離。一光年大概可以換算為

9,460,730,472,580公里

，這是一個什麼概念？

這樣來說，如果以我們開車的速度達到

300公里/小時

（當然我們平時肯定不能達到這個速度）。用這樣的速度跑完這段路程，

我們需要花費的時間大概是360萬年

。

時速300公里的跑車

那我們人類現有的技術，能夠達到光速嗎？當物體的速度達到光速的

四分之一

時，

物體的質量和速度成正比

，也就是說，物體的

質量會隨著速度的增大而增大

。

如果我們想要接近光速，那麼物體的質量也會

趨近於無窮大

，因此有

質量的物體要達到光速的可能性幾乎為零

。

速度越大，質量越大

在宇宙中能以光速行進的，就是靜止質量為零的光子。不過，人類現在的技術在不斷地突破和發展。

目前人類建造的

大型粒子對撞機

，可以將粒子加速到接近光速，可以達到

299,792,455m/s

的極限速度，

比真空中的光速慢0.000001%

。

看到這個差值是不是覺得人類達到光速或者超越光速也就是再加一把勁的事了？

實際上可沒有看起來那麼簡單

。

粒子對撞機

因為就連在黑洞中的

宇宙射線的速度也比光速低

，它的極限速度可以達到

299,792,457.9999999999999992m/s

，和光速相比僅僅只差

0.0000000000000008m/s

。

所以以人類現有的技術，想要達到光速都難於上青天。不過即便很難，人類也未曾想過放棄，甚至還提出了超光速的概念，

如果我們繞開愛因斯坦光速極限的規則

，那麼人類也

有可能達到超光速

。

光速也逃不過黑洞

目前人類可以達到的速度

由於我們探索宇宙的距離實在是太過遙遠，因此人類一直在致力於

突破現有的最高速度

。

人類在大氣層中速度最快的飛機，是美國NASA利用超音速衝壓發動機製造的

X-43A超高音速無人偵察機

。

X-43A超高音速無人偵察機

2004年，經過改裝的

B-52轟炸機

搭載飛馬座火箭衝上了

12000米的高空

，並將其發射出去。此時火箭加速到了音速，隨後火箭發射出

X-43A偵察機

。在最後的衝刺階段，偵察機打洞了

9.8馬赫的速度，相當於11000公里/小時

。

如果使用這樣的速度在國內旅遊，那麼只需要

6分鐘就可以從北京飛到上海

，只需要4分鐘，就可以從上海飛到臺北。

高鐵

而歷史上載人飛船速度最快的，是美國的

阿波羅10號載人飛船

。1969年，阿波羅10號執行完任務後，從月球返回地球。在返回大氣層的時候，飛船速度加速到了

4萬公里/小時

，也就是

11000m/s

。

1977年由，美國NASA研製的無人外太陽系空間探測器——

旅行者1號

，已經飛行了大約

216億公里

，是

人類目前飛行距離最遠的飛行器

。

旅行者一號

它的飛行速度目前估算為

25000m/s

，也就是

90,000公里/小時

。如果按照它現在的飛行速度，能夠一直飛行下去，那麼

穿越銀河系應該是在25億年以後了

。

2018年美國NASA像太陽發射了

“帕克”太陽探測器

，這是人類“首次”直接觸控太陽。“帕克”太陽探測器在接近太陽時，速度最高可以達到

109,000m/s

，大約是

392公里/小時

。

帕克太陽探測器

“帕克”太陽探測器是人類目前速度最快的飛行器，但其速度只達到了

光速的0.0003%

。

人類目前可以達到的最高速度相比於光速還是差太多，儘管我們前文提到的

大型粒子對撞機的速度可以接近光速

，但人類想要實現在

星際遨遊的夢想

，還是需要達到

超光速才有可能

。

光速飛行

如何實現超光速旅行

如果愛因斯坦的

光速極限理論成立

，那麼我們要實現超光速就很難。但是如果我們繞開這個規則呢？

愛因斯坦曾說過，時空可以扭曲。當我們的宇宙飛

船與周圍的空間是相對靜止時

，如果我們將宇宙飛船前面的空間進行壓縮，讓後方的空間進行膨脹。那麼就可以

利用空間的曲率

，讓宇宙飛船以超光速向前行進。

愛因斯坦

這種曲相推進的系統類似於《星際迷航》中的曲速引擎，在1994年，由物理學家

米蓋爾阿爾庫比雷

（ Miguel Alcubierre）首次提出。他根據廣義相對論推匯出

“阿庫別瑞度規”

，這個時空度規允許飛船以波動方式延展空間，從而為

曲速引擎提供了科學理論基礎

。

曲率引擎

時空彎曲可以使得物體以

超光速旅行

，並且保持在

一條類世界線上

。當空間扭曲得越厲害，宇宙飛船行駛的速度越快。

研究人員將曲速引擎劃分為若干個等級，等級數與速度成正比。根據計算，

1級曲速引擎可以達到光速

，

2級曲速引擎可以達到10倍光速

，

當曲速引擎達到9.9級時，可以達到3053倍光速

。

超越光速不是夢

我們前文提到的詹姆斯·奧多諾，透過

扭曲因子

進行模擬超光速動畫的原理是一樣的。不過其資料可能也在經過科學家們的不斷計算而有所變化。

以現在解釋的這個曲速引擎來看，如果以

3053倍光速穿越銀河至少需要32.8年

，而要到達遠在

254萬光年的仙女座星系

就需要832年。

仙女座星系

如果我們將宇宙縮小來看，可以看到其就像我們的

大腦神經一樣

，密佈著各類星系，星雲等。而

仙女座星系與銀河系相鄰

，它

和銀河系、三角星

系等50個星系組成了

“本星系群”

。

“本星系群”

又與臨近的大約

100個星系團組成更大的“室女座超星系團”

。其又與

“孔雀-印第安超星系團”

和“

長蛇-半人馬座超星系團”

組成龐大的

“拉尼亞凱亞超星系團”

，它的

直徑達到5.2億光年

。

拉尼亞凱亞超星系團

如果以

3052倍超光速

飛行，需要差不多

17萬年

時間才能飛出

“拉尼亞凱亞超星系團”

。

而我們目前可以觀測到的宇宙，

直徑高達930億光年

。無法想象，我們要遨遊宇宙會有多麼困難，

科學家對超光速感到絕望也是情有可原了

。

星際穿越

蟲洞穿梭

蟲洞最早也是由愛因斯坦提出，他當時預言宇宙中還存在

黑洞、引力波和蟲洞

等等。如今科學家已經陸續在宇宙中發現了黑洞和引力波，但對蟲洞的存在還沒有證據表明。

根據科學家的說法，蟲洞是彎曲時空中連線兩個地點的捷徑，就像我們的

時空隧道

一樣，可以用比光速還快的速度從A地到B地。

蟲洞

如果要開一個蟲洞就需要

改變時空的拓撲結構

，在量子引力論中可以實現。不過要開蟲洞就需要滿足這個區域內是負能量，此前有科學家建議可以在

大尺度上利用Casimir效應或者宇宙弦來產生負能量

。

但是這些建議有些不切實際，因為產生的負能量可能無法按照原本設想的形式存在，也就無法形成蟲洞。而且科學家還認為

蟲洞就算存在也具有不穩定性

，因此要利用蟲洞來實現超光速旅行還有待研究。

利用蟲洞達到光速

量子糾纏

量子糾纏

可以說是鬼魅般的存在，連愛因斯坦都因其頭痛不已。在量子世界中，兩個伴生的粒子處在一個

不確定的糾纏狀態

，不管它們相隔多遠，當其中一個粒子受到影響，另一個粒子也會受到影響，

兩個粒子之間的傳輸速度遠遠超過光速

。

如果我們能夠將量子糾纏運用到穿梭宇宙中，那麼就可以

實現超光速旅行

。不過要證明量子糾纏的正確性還需要科學家進行反覆的實驗和研究，相信在未來的某一天我們就會

利用量子糾纏實現遨遊宇宙的夢想

。

量子糾纏

宇宙中的超光速現象

雖然我們現在的技術無法達到超光速，但是宇宙中卻存在著很多

超光速的現象

。

1934年前蘇聯物理學家

帕維爾·阿列克謝耶維奇·切倫科夫

發現一種超光速的電磁輻射，它在介質中的速度（水中為0。75c）小於真空光速。而核反應堆中的粒子在水中可以超過光速，於是這種電磁輻射被命名為

切倫科夫輻射

。

切倫科夫輻射

1969年，J。 GUBBAY等人就在《自然》上發表論文，表示他們觀測到

3C 273噴流的速度超越光速

。這一結論在1981年得到證實。有研究團隊對比了

1977年和1980年3C 273噴流的照片

，發現

其速度是光速的9.6倍

。

此外一直以來我們都認為

宇宙爆炸是源於一個奇點

，而我們的宇宙從誕生至今

一直處於不斷膨脹的狀態

，並且其膨脹速度還在增加。據科學家觀測，

宇宙誕生之初的膨脹速度可以達到一秒一光年的範圍。

宇宙究竟是怎樣的形態

在龐大的宇宙中，還存在著許多超光速的現象。以人類現有的技術可能要實現超光速還是有點困難。但儘管如此，我們

探索宇宙的腳步也不會因此而停滯

。相信總有一天，我們會發明出

超光速的飛行器

，去更廣闊的宇宙中探索。