人类能否以接近光速飞行 人体的耐受力是瓶颈

UFO爱好者

人类能实现超光速飞行吗

数据显示，光到达距离我们最近的星系半人马座阿尔法星需要至少4年，而最近的可居住的星系与我们的距离可能为20光年至200光年。如果人类希望探索银河系的“后院”，光速无疑显得太慢了，打造超光速飞船是必须要取得突破的。那么，人类能实现超光速飞行吗？
    “想要实现超光速飞行，虫洞和弯曲驱动在理论上是可行的，但理论还未发展到能够指导具体行动的时候。”河北师范大学物理学院空间科学与天文学系教授李冀表示，根据爱因斯坦的广义相对论，向未来穿越是可能的。尽管虫洞从未被证实存在，但爱因斯坦的广义相对论已经预测了这些通过时空的理论上存在的通道。目前唯一的问题是，爱因斯坦曾经指出，超光速飞行是不可能实现的。根据爱因斯坦的方程式，随着移动速度越来越快，物体的质量也会不断增加，移动速度接近光速时，物体质量将变得无穷大。换句话说，一粒灰尘以光速飞行时将拥有无穷大的质量，此时此刻，需要借助无穷大的能量才能让这粒灰尘以接近光速的速度移动
人类能够承受多快的速度?理论可接近光速飞行
人类痴迷于追求更高的速度，赛场上的运动员们不断打破田径场上的世界纪录，而载人飞行器的速度也在不断的提升。那么，人类能够承受的运动速度有没有一个极限呢?



　　美国空军则正致力于研制可以突破5倍音速的高超音速飞行器，每小时的飞行速度可达6100公里。然而这种飞行器将是不载人的。但不载人的原因并非是人体无法经受这样的高速运动，事实上，人类在此之前早就已经以超过5马赫的速度运动过。
　　目前人类的最快运动纪录由3名美国宇航员保持，他们就是阿波罗-10号的三名宇航员。1969年，当他们乘坐的飞船从月球后方绕过时，他们相对地球的运动速度高达每小时39897公里。美国空间设备供应商洛克希德马丁公司的吉姆·巴里(Jim Bray)表示：“我想，在100年前我们肯定不能想象人类竟然可以接近每小时40000公里的速度运动。”



　　但在今天，我们甚至可以很确定的知道，不久之后这个记录就将被再次打破。巴里是美国正在正在研制的下一代载人飞船“猎户座”(Orion)的项目主管。这种新型飞船的设计旨在将宇航员送入低地球轨道，它将非常有希望突破此前已经保持了46年之久的人类飞行速度记录。

　　根据目前的计划，用于发射猎户座飞船的“太空发射系统”(SLS)火箭将在2021年发射升空，届时它将搭载宇航员访问一颗此前已经被拖入月球轨道的小行星，未来则还将承担起向火星发射载人飞船的使命。在当前阶段，设计师们预料这艘飞船的常规最高速度可以达到每小时约3.2万公里。但即便使用猎户座飞船的基本配置版本，当年阿波罗10号飞船的飞行速度记录就可以被突破。巴里表示：“猎户座飞船的设计着眼于在其整个生命周期内将要承担的多种使命。它的飞行速度还可以大大提升。”



　　但即便是猎户座飞船也并不能代表我们飞行速度的极限。巴里表示：“并没有什么具体的障碍阻止我们人类飞得更快，除了一件事：光速。”真空中的光速大约是每小时10亿公里。那么我们有没有可能从当前的记录每小时4万公里开始逐渐提升，最终达到接近光速的水平?
　　有趣的是，速度本身——也就是我们对于运动快慢的度量——对于我们的身体而言并不存在什么极限问题——只要这种运动时匀速且沿着一定方向的就可以。因此，理论上人体是可以承受以接近光速的速度飞行的情况的。



　　但是，假设我们能够克服建造出超快速飞行器的技术难题，我们只要由水组成的身体仍然将面临许多超高速运动条件下可能将会出现的问题。另外一方面，如果通过对现有物理学的升级或是全新的发现，人类有朝一日能够以超光速的速度飞行，那么或许将会遇到意料之外的危险
人类能否以接近光速飞行？
近日报道，目前人类最快的飞行速度为39897公里/小时，这一纪录已保持了46年，那么，它什么时候会被打破呢？人类最终能以多快的速度遨游太空？
　　人类自诞生之日起，就执着于追求更快的速度，文学名著中也不乏这方面瑰丽而浪漫的描述，最典型的就是中国古典名著《西游记》中“孙悟空一个筋斗云十万八千里”的桥段。
　
     
  
        　当然，现实生活中也充满了各种最快速度的纪录。据媒体报道，今年7月，一辆由德国学生研发的电动汽车的测试结果显示，从0加速到62英里/小时仅需1.779秒，创造了全球电动汽车最快的加速度纪录，而此前技术最先进的特斯拉Model S从0加速到60英里/小时需要2.8秒。
　　另据英国《每日邮报》今年6月报道，美空军透露，他们希望在2023年前研发出5倍多音速的高超音速飞机。这种飞机的速度高达6100公里/小时，从伦敦到纽约不超过1小时。只不过，这种飞机设计为非载人式，但不载人并非因为人体无法承受如此快速的飞行，实际上，人类此前就已经以超过5倍多音速的速度飞行过。
　　那么，人类的飞行速度是否存在某种极限呢？造成这一极限的症结又是什么呢？
　　现有纪录已岌岌可危
　　目前，人类的飞行速度纪录由美国国家航空航空局（NASA）参与“阿波罗10号”探测任务的三位宇航员所保持。1969年，“阿波罗10号”从发射起点抵达太空终点旅行时的速度高达39897公里/小时。世界最大的国防工业承包商、世界级军火“巨头”美国洛克希德·马丁公司的吉姆·布瑞说：“我认为100年前，我们可能无法想象人类能以超过40000公里/小时的速度行进。”
　　“但我们或许很快就能打破这个纪录。”布瑞说。他是NASA“猎户座（Orion）”载人飞船乘员舱的负责人。这种新型飞船旨在将宇航员送入低地球轨道，它将非常有希望突破此前已保持46年之久的人类飞行速度纪录。
　　根据目前的计划，NASA正花大气力研制的新型运载火箭“太空发射系统（SLS）”计划于2023年将“猎户座”飞船送往太空，届时它将搭载宇航员访问一颗此前已被拖入月球轨道的小行星，未来还将承担起将人送往火星的任务。
　　现在，设计师们估计，“猎户座”飞船的常规速度可以达到3.2万公里/小时。不过，即便按照“猎户座”目前的基本配置，“阿波罗10号”的速度纪录都可能被打破。布瑞说：“这是因为，设计师们为‘猎户座’制定的‘人生规划’使其可以完成多种不同的使命，因此，它的速度还可以大大提升，可能远远超过目前规划的速度。”
　　但即便是这一速度也不能代表人类遨游太空的速度极限。布瑞解释道：“只有一件事能真正阻止人类飞得更快，那就是光速。”光在真空中的行进速度约为10亿公里/小时，那么，我们能否安全地填补目前4万公里/小时的速度与光速之间的巨大鸿沟？
　　令人惊奇的是，这是可以做到的。因为速度——也就是运动的快慢，对于我们的身体本身而言并不存在什么极限，只要我们持续不断地朝着一个方向加速前进就行。
　　斯蒂芬·霍金就曾经表示，有朝一日人们有可能制造出飞行速度接近光速的飞船，理论上可以达到每小时6.5亿英里，而这种飞船上的时间流逝速度则会相对较慢，因此，人们能搭乘这种飞船造访遥远的星系，实现梦寐以求的星际旅行梦想。
     
  
        
　　但即便我们能克服建造出超快速飞行器的诸多技术难题，我们主要由水组成的脆弱柔软的身体仍将不得不面临许多与超高速行进有关的问题。另外，如果人类通过利用现有物理学的漏洞或颠覆性的发现而获得超光速的速度，那么，也可能会遇到很多意想不到的危险。
　　人体的耐受力是瓶颈
　　不管如何获得超过40000公里/小时的速度，我们都必须慢慢加速到这样的速度。对于人这种生物来说，加速和减速过快都可能带来致命的伤害：只要想想撞车时，车的速度在几秒钟内从数百公里/小时下降到零给人体带来的严重伤害，我们就会不寒而栗。牛顿也表达过这样的概念：任何物体在不受任何外力的时候，总保持匀速直线运动状态或静止状态，直到有作用在它上面的外力迫使它改变这种状态为止。这一定律被称为牛顿第一定律，也就是所谓的惯性定律。布瑞表示：“对于人体而言，匀速是好事，我们要担心的不是速度，而是加速度。”
　　100多年前，飞机问世，尽管飞行员可以在高速飞行中变换各种动作，但很多飞行员后来都报告了与速度和方向改变相关的一些莫名其妙的症状，包括短暂的视力衰退、身体变得沉重或失重等。后来大家都知道了，造成这一现象的“幕后黑手”就是加速度，或者直接就用多少个g来表示，一个g相当于地球的引力施加在有质量的物体比如人体身上的加速度，即重力加速度，约为9.8米每平方秒。
　　引力的方向都是垂直的，从头指向脚或相反，对于飞行员和乘客来说，这绝对是一个坏消息。当引力为负值时，血液从人的脚部聚集到头部，导致头部出现肿胀的感觉（我们倒立时也会出现这种情况），此时，人满脸通红，眼球充血。反过来，当加速为正值时，血液从头部蜂拥到脚部，在极端情况下，人的眼睛和大脑会缺氧，从而出现视力模糊等症状，严重时可能会导致完全失明，这种情况在专业上被称为“加速度引起的意识丧失（GLOC）”。
　　一般人大约能承受从头到脚方向5倍重力加速度带来的影响，超出这一限度就会陷入昏迷。而受过专业训练并穿着专业飞行抗压服的飞行员，则能在9倍重力加速度的影响下仍然意识清楚地操控飞行器。总部设在弗吉尼亚州的美国航空航天医学协会的执行主管杰夫·斯文特克表示：“短时间而言，人体能承受远超9倍重力加速度的影响，但如果持续时间过长，就很少有人能承受得了。”
　　如果只持续很短时间，人体可以耐受非常强大的加速度而不会造成严重伤害。目前的这项纪录保持者是美国空军上尉小艾利·贝丁爵士。在1958年的一次火箭发动机实验中，他的胸部加速度计显示了82.6倍重力加速度的惊人数值，当时他乘坐的安装了火箭发动机的滑轨器在0.1秒内从零加速到了55公里/小时，这导致他当场昏迷，但清醒过来后，他发现只是背部有些许擦伤，这是一次对于人体耐受力的绝佳展示。
　　执行不同任务的宇航员都曾经受过较大的加速度：一般在发射和返回地球大气层时，他们需要承受3到8倍重力加速度的影响。如果加速度的方向是前胸向后背的，此时的加速度基本无害人畜，因此我们可以看到，在绝大部分的飞船设计中，都会将宇航员们束缚在座椅上，使其面朝飞行方向，这当然是非常科学的设计。而一旦飞船在轨道以2.6万公里/小时的速度巡航，宇航员将不再感受到速度的存在，就像我们坐在高速飞行的客机中感受不到速度的存在一样。
     
  
        
　　三方案加速太空旅行
　　我们对于速度的追求带来了前所未有的挑战。有可能威胁“阿波罗10号”最快速度霸主地位的新型飞船，仍然会采用久经考验的基于化学推进的发动机系统，自从人类第一次太空飞行以来，就一直在采用这样的系统。然而这样的设计方案在速度方面存在着严重的限制，因为其燃料效率非常低下。
　　因此，为了让人类前往火星甚至更遥远太空的飞行速度更快，科学家们意识到，他们需要另辟蹊径，采用新的方案。布瑞说：“今天的飞行系统足以将我们送到那里，但我们仍然希望看到推进系统出现一场变革。”
　　埃里克·戴维斯是总部位于美国德州奥斯丁的“高等研究所”的一名资深物理学家，参与了NASA在1996年到2002年间进行的“突破性物理学推进技术方案”的研究计划。这项计划提出了三种最具有潜力的推进方案，这些方案基于传统的物理学理论，一旦成功将可以让宇航员实现星际航行。简而言之，这三种方案分别基于核裂变、核聚变以及反物质湮灭。
　　第一种方案是核裂变，也就是分裂原子，就像在商业核电站中发生的那样。第二种方案则是核聚变，在核聚变反应中，核子被迫进行聚合从而产生巨大的能量——给太阳提供能量的正是这一反应。尽管我们心急如焚，但人类目前还未能完全掌控这项技术。
　　英国《新科学家》网站在2009年12月的报道中表示，他们认为这种技术，有可能在数十年之后实现。一旦科学家掌握了受控核聚变，那么他们将控制反应中产生的带电粒子，并让它们从喷口喷射而出。从核聚变反应堆喷出的粒子能使二级火箭的速度达到光速的12%。
　　戴维斯则认为：“核聚变技术将在50年后变成现实。核聚变和核裂变这样的技术非常先进，但仍然是基于传统的物理学法则，并且从原子时代问世以来就已被提出，现在也已获得了广泛的证实。从乐观的角度来看，基于核裂变和核聚变技术的推进系统理论上或能将飞船的速度推到光速的10%左右，也就是约1亿公里/小时。”
　　当然，最强大的推进方案是第三种，也就是利用反物质的湮灭实现推进。1928年英国物理学家保罗·狄拉克首先从理论上提出了存在反物质的假说，认为存在和构成普通物质的基本粒子质量相等但电荷相反的基本粒子，并有由这样的基本粒子构成的反物质。仅仅4年后，这个假说就得到验证。
　　物理学原理已经阐明，当普通物质与反物质相遇时，将会彼此湮灭，正反物质的质量将全部转化为能量，按照爱因斯坦的质能公式E=mc2释放巨大的能量。就目前所知道的所有物理反应而言，这是效率最高的，这种湮灭释放的能量巨大，是氢氧化学反应的100亿倍、太阳核心热核反应的300倍。一片阿司匹林那么大的反物质同物质湮灭产生的能量足以让一艘飞船巡弋数百光年。据科学家测算，以反物质为动力，飞行器在宇宙空间中可以光速的70%飞行。而且，反物质发动机的好处是反物质的湮灭可以自发产生，不需要像核发动机中的核反应那样需要许多条件，所以就不需要很大的反应堆，从而减轻飞船的重量。
     
  
        
　　今天，粒子物理学家们已经实现了对反物质的少量制造和储存，但要想制造出有实用意义的大量反物质粒子仍然需要等待下一代新型设备和技术的问世，而将其转变为实际的飞船推进技术，也将是对人类工程学技术的极大考验。另外，如此惊人的速度可能也会对人体产生新的威胁。
　　微流星体和氢原子的威胁
　　当飞船以数亿公里/小时的惊人速度飞行时，太空中的任何微粒，从漫无目的游荡的氢气原子到微流星体，都将变成可能会给飞船带来致命危险的“子弹”。
　　2012年，亚瑟·爱德斯坦和父亲、美国约翰霍普金斯大学医学院教授威廉·爱德斯坦共同发表了一篇论文，探究了太空中的氢原子对高速飞船可能构成的威胁——宇宙中的氢原子可能会变成为强烈的辐射。
　　他们解释道，当与高速运行的飞船接触时，氢原子会粉碎成许多亚原子粒子。这些亚原子粒子可能会穿透飞船，对宇航员和设备造成辐射伤害。当飞船的速度达到光速的95%左右时，这样的辐射暴露将是致命的。另外，高速飞行的飞船本身也会变得越来越热，最终温度高到足以将我们现在能想象到的任何材料融化；与此同时，宇航员体内的水分也会沸腾，这些都会是极为棘手的问题。
　　在2012年的这篇论文中，爱德斯坦父子提出，或许可以使用强大的磁场保护罩来保护飞船免受氢原子雨的袭击。但即便采用了磁场保护罩技术，飞船的飞行速度仍然不能超过光速的一半，否则，宇航员会面临失去生命的问题。
　　推进物理学家马克·米尔斯曾经担任“突破性物理学推进技术方案”的主管，他提醒道，爱德斯坦父子提到的这种高速风险目前还只是杞人忧天。他说：“根据现有物理学水平，达到光速的10%就已经很难，更不用说超过光速的50%了，这简直是难于上青天。这就好比，在我们没办法下水之前，根本不必担心被溺毙的问题。”
　　除了氢气原子之外，小型太空岩石——微流星体也会是一种威胁。这些细小的太空岩石颗粒的运动速度可以高达30万公里/小时。为了保护飞船和内部的乘员，“猎户座”飞船安装了厚度从18厘米到30厘米不等的保护性外壳以及其他的保护性设备。布瑞说：“为了保护飞船，我们必须考虑太空微流星体所有可能来袭的角度，从而做好相应的防御措施。”
　　实际上，对于未来的深空探索任务来说，随着人类的飞行速度与日俱增，这些太空微流星体并非唯一的障碍。比如，在执行火星飞行任务时，还有其他一些实际问题必须引起重视，包括宇航员的食物供给、长期暴露在宇宙射线环境下可能引发的癌症风险等。尽管在短期太空飞行中，这些问题可以基本忽略，但在长期飞行中，我们就不能视而不见了。
　　星际航行能否超越光速？
　　那么，未来我们能以超光速在宇宙间遨游，体会那种大鹏一日同风起，扶摇直上九万里的酣畅淋漓吗？
　　尽管超光速目前还只是人们的一个幻想，但并非是天马行空毫无道理的想象。其中一种名为“曲率驱动”的黑科技就给人类带来希望，这种技术最早出现在美剧《星际迷航（Star Trek）》中，最初只是一个不切实际的幻想，但1994年，理论物理学家米给尔·阿库别瑞提出了以他本人的名字为名的“阿库别瑞引擎”，使超光速航行变得可能。
     
  
        
　　阿库别瑞提出，理论上，宇宙飞船装上这种能令前方空间收缩、令后方空间膨胀的曲速引擎后，能创造出一种“曲速气泡”，令空间扭曲，从而实现跨星际旅行。因为移动由曲速气泡带动，身处其中的宇宙飞船实际上并没有做出超越光速的移动，故不会违背广义相对论“万事万物都不能超越光速”的理论，而且，也不会出现时间变慢等相对论效应。戴维斯表示：“如果说传统的飞行方式就像在水中游泳，那么，阿库别瑞驱动就像是冲浪板带着你在浪尖上冲浪一样。”
　　2012年，NASA的物理学家哈罗德·怀特公布了一个堪称惊天动地的消息：他所领导的研究团队正在研制这种超光速引擎。怀特表示，一旦曲速宇宙飞船真正面世，只需两周便能到达距离太阳最近的恒星系南门二，南门二距离太阳约4.37光年远。
　　但切莫高兴得太早，实现这项技术面临着几个问题。首先，它将需要一种特殊的物质，其拥有负质量，可以让时空压缩或膨胀。戴维斯表示：“物理学原理并不禁止负质量，但目前我们还尚未发现这样的材料。”另外一个问题是，2012年，澳大利亚悉尼大学的研究人员发表文章指出，在进行这样的飞行时，“曲率气泡”会不可避免地与宇宙中的其他物质相互作用，从而聚集大量的高能粒子，有些粒子会“偷偷潜入”气泡内并对飞船产生致命辐射。
　　如此看来，因为生物学上与生俱来的脆弱性，我们是否会被永远地困在亚光速水平上？这个问题的答案将不仅关乎能否创造新的飞行速度纪录，也关乎人类这一物种能否进行星际旅行。
　　但米尔斯仍对超光速飞行满怀希望，他认为，随着人类研制出越来越先进的抗加速度服以及微流星体防护技术，人类将能以前所未有的令人惊骇的速度，在浩渺的宇宙间遨游。他说：“如果未来的物理学发现这种技术是可能的，那么，这种技术能让我们以前所未有的速度飞行，也将让我们研制出新的、令人难以置信的保护措施。”
人类技术可探测近光速飞行外星飞船



科幻电视剧集《巴比伦5号》中的外星飞船。科学家指出近光速飞行的外星飞船会与宇宙微波背景发生交互作用。宇宙微波背景是大爆炸后瞬间的残余，随着宇宙的膨胀散布到整个宇宙。研究指出一艘快速移动的飞船将与宇宙微波光子发生撞击，形成高能伽马射线
　



　美国雷神公司的工程师表示如果一艘外星飞船以接近光速的速度进入地球领地，我们有能力探测到它的存在。根据他们进行的研究，由于与宇宙微波背景发生交互作用，任何以接近光速的速度飞行的飞船都会在尾迹中留下光信号并且能够被当前的技术探测到。图片展示了宇宙微波背景随着飞船速度加快发生的变化
　 据国外媒体报道，虽然星际旅行仍停留在科幻范畴，但美国雷神公司的工程师乌尔维-尤尔特瑟弗和史蒂文-威尔金森表示如果一艘外星飞船以接近光速的速度 进入地球领地，我们有能力探测到它的存在。根据他们进行的研究，任何以接近光速的速度飞行的飞船都会在尾迹中留下光信号并且能够被当前的技术探测到。
     
  
        
　　雷神公司总部设在加利福尼亚州。尤尔特瑟弗和威尔金森进行的研究揭示了近光速飞行过程中出现的微妙的物理学现象。根据他们的计算，近光速飞行的外星飞船与单个尘埃颗粒相撞释放的能量相当于5291磅 (约合2400公斤)TNT炸药爆炸。尤尔特瑟弗和威尔金森指出近光速飞行的外星飞船会与宇宙微波背景发生交互作用。宇宙微波背景是大爆炸后瞬间的残余， 随着宇宙的膨胀散布到整个宇宙。《麻省理工科技评论》刊登的研究论文称一艘快速移动的飞船将与宇宙微波光子发生撞击，形成高能伽马射线。
　　据尤尔特瑟弗和威尔金森估计，每立方厘米太空含有400多个微波光子。这也就意味着一艘飞船每秒钟会与数万亿光子发生相撞，形成正负电子对。每个正负电子对 都会对飞船形成阻力。尤尔特瑟弗和威尔金森在论文中指出：“在一个面积100平方米的有效截面，这种损耗效应可达到每秒200万焦耳。”
　　光线在真空中的移动速度可达到每秒186282英里(约合每秒299792公里)。近光速飞行的时间越长，能量耗散越大，每秒可达到10的14次幂焦耳。尤尔特瑟弗和威尔金森在论文中指出：“通常情况下，粒子加速器内能够发生与飞船和星际物质之间相同的交互作用。”
　　在与以相对论性速度飞行的飞船发生交互作用时，一个质量10的负14次幂克的宇宙尘埃颗粒会释放出大约1万兆焦耳能量。两位工程师指出这一能量相当于 2400公斤TNT炸药爆炸。他们在论文中说：“我们认为‘一个文明在有能力建造相对论性速度飞船之后方可对物质与物质间交互作用进行研究’的想法可能是错误的。这种想法可能成为一个障碍，阻止我们实现以相对论性速度进行太空旅行的梦想。”
科学家设想将反物质作终极动力实现光速飞行


看反物质能否成为未来太空事业的终极动力

　 　NASA马歇尔太空飞行中心研究人员开发的未来反物质动力火箭的假想草图  
　　新视野
　　即将到来的数十年里，人类发射新型高科技探测器前往近地星球探索的消息无疑会越来越多，而那些距离地球仅数光年的行星亦将陆续被人类一一打量，这也是未来宇航探索的目标所在。
     
  
        
　　在完成这些目标的过程中，人们不会忘记去观察达尔文的进化论是否能在其他星球上也发挥着和在地球上一样的巨大作用——换句话说，试图寻找地外生命。
　　尽管人类制造的太空望远镜已越来越强悍，但科学家们认为：短时间内或许还不能用它们直接观察到外星生物，最好还是能在显微镜下观测到那些奇异的、处于低级状态的外太空生命痕迹，而这就需要我们的飞船有足够的动力抵达另一个行星系统。
　　现在，越来越多关于反物质研究的文章意图说明：人类可以将反物质作为一种新型燃料之源。我们想知道这一结论背后，究竟是可望可及的事实，还是自由奔放的臆测？
　　科幻是负责任的天马行空
　　反物质的概念是英国物理学家保罗·狄拉克最早提出的。他在20世纪30年代预言，每一种粒子都应该有一个与之相对的反粒子，例如反电子，其质量与电子完全相同，而携带的电荷正好相反。
　　我们都知道当正物质(普通物质)与反物质相互接触时，会发生湮灭并释放出大量的伽马射线。可以说，这种稍一接触就大爆炸的变态效果，乃是科幻小说家最津津乐道的题材之一。
　　在著名的《星际迷航》系列电影中，反物质是一种燃料(其作为燃料动力系统的工作原理也需要利用正反物质相互湮灭而释放能量)，“企业”号宇宙飞船可实现曲速飞行、超光速抵达宇宙中任何一个地方，都仰仗于它的反物质动力系统。
　　尽管这只是科幻作品中的一个情节，但负责任的科学家们推断，要进行恒星际宇宙航行时需要携带相当多的反物质，如果是对另一个行星系统进行考察并登陆，那么还需要携带足够的反物质燃料用于减速。据粒子物理学家的计算，如果一艘恒星际宇宙飞船重量为100吨，设计速度为光速的40%，则其必须携带的反物质质量要相当于80艘超级油轮的装载量。不过，如果能将最大速度降低为光速的25%，需携带的反物质燃料质量也会大幅降低。
　　除作为燃料外，在畅销书作家丹·布朗所撰写的《天使与魔鬼》中，描述了欧核中心(CERN)的科学家从大型强子对撞机(LHC)中提取出足够量的反物质用于制造威力巨大的炸弹。由于该书中借用了太多真实场景(甚至包括对CERN花园的描写)与毫不夸张的科学数据，那颗藏匿在罗马的反物质炸弹给读者带来了相当逼真的震撼——能以百分之百的效率释放能量，0.25克就足以“将梵蒂冈从地球上抹去”。
　　尽管书名《天使与魔鬼》另有它意，却同时也描述出了反物质的两极性格——轻松的能量来源，轻易地毁灭世界。只不过，即使只是制造和保存微量反物质也是件非常困难和耗资巨大的事情——试想它一接触任何常规物质制造的容器壁，就会瞬息湮灭。因此若谈到制造超级武器，更是距离现实非常遥远。
　　“在科学技术的力量到达之前，我们已经到达了那些世界。”这就是科幻的真实含义。它符合现在绝不可能兼未来一定要有可能这两个基本条件。反物质在科幻作品的“虚”中，扮演了相当重要的角色，那它在科学世界的“实”里，情况又如何？
     
  
        
　　理论探索一贯喜中掺忧
　　在实验室里，科学家对反物质相对比较了解，可惜现在的宇宙环境中却没有很多反物质。在这些“微乎其微”中，最早被人们发现的就是正电子，而在所有反粒子中，最容易获得的也是正电子。
　　对于现在的宇宙而言，人类无疑非常幸运——早期宇宙中虽然存在大量的反物质，但是正物质的含量却比反物质稍微多了一点。正是如此幸运的“一点点”，导致此后的宇宙在演化中逐渐形成了现在我们所看到的恒星、行星，也包括我们自己，所有的普通物质。
　　在宇宙学中，对解释今天宇宙中“物质—反物质比”的一则极其重要的理论，就是“CP破坏”。现在，通过一系列有理的假设，宇宙学家可以得出在宇宙诞生的大爆炸后数秒内的极端状况下，由“CP破坏”所导致的普通物质数量超过反物质数量的结论。根据其描述，如果有一个由反物质构成的星系出现，那么作为普通物质的人类，最好还是远离它。
　　然而，由于有“电子—正电子”这对最适合研究正反物质结合的系统存在，其在碰撞湮灭过程中所释放出来的能量，是可以根据爱因斯坦的质能方程E=mc2算出的，这使得现在越来越多的研究认为：反物质的确可以是新型燃料之源。
　　但是，在这项新构想真正付诸实施之前，人们必须解决反物质数量稀少的问题。按照麻省理工大学《技术评论》的估算，大型强子对撞机工作1000年，或者说仅通过目前的粒子物理加速器技术尚需花费1000年，才能够制造出1微克可作为燃料的反物质。
　　如此看来，对反物质的理论探讨并没给其实际应用带来更多的希望之光，反倒凭添掣肘，颇有“人问寒山道，寒山道不通”的意味。
　　不过，另一点必须看到的是，在人类建造的加速器里，质子束在以每10年4个数量级的速度提高着。更巧合的是，曾经服役于美国国家航空航天局(NASA)的航天飞机机队，于过去的数十年间使用的液态氢量也呈现相似的增长趋势。美国《探索》杂志5月末一篇文章指出，有部分粒子物理学家认为，到了本世纪中期，微克级的反氢产量可能出现指数式增长。
　　现实研究保持阔步前行
　　2011年，欧核中心的物理学家将捕获的反氢原子保持了1000秒。这个时间并不长，但对于主持反氢激光物理装置项目的科学家来说，却是4个数量级的重大突破——他们此前的记录是捕获了38个反氢原子并保持了172毫秒，那其实已是从更早期的百万分之一秒量级提高到十分之一秒的量级了——而2011年的实验成功将309个反氢原子保持到1000秒，从而为更深入观测反物质争取了宝贵的时间，也为进一步证明反物质属性铺平了道路。
　　在实验室之外，国际合作研制的PAMELA(反物质探测和轻核天体物理载荷)探测卫星在地球磁场中发现了反质子的存在。2011年12月，NASA的费米伽马射线天文望远镜以最新数据证实了宇宙存在着过量的反物质，而本次结果是在2008年PAMELA卫星捕捉的一次非同寻常的反物质信号的基础上完成的。
     
  
        
　　为了寻找更加无可置疑的证据，一个相当值得依靠的探测器——丁肇中领导、耗资22亿美元研制的“阿尔法磁谱仪2”(AMS-02)已于去年5月发送到了国际空间站。这台被称为“科学之未来”的强大仪器，拥有巨型磁铁可用于解析宇宙射线，兼而探测正电子的过量和骤降，同时标示出地球轨道上的反粒子。
　　AMS-02拥有的是远比费米望远镜更高的能量探测范畴，因此也被视为可对反物质谜案作出“结案陈词”的科学利器。而最近的研究发现，巨大的行星，如木星，其磁场中应该存在着比地球更多的反质子。
　　当前的趋势是，科学家开始越来越感兴趣从宇宙空间中寻找新的反物质来源，而不仅是从相对低效率的加速器上获得了。因为如果获取到的反物质微量到连一杯咖啡都热不了，更别提去驱动《星际迷航》中的星舰“企业”号了。
　　另辟蹊径挑战终极可能
　　在反物质供给问题暂时陷入僵局的情况下，科学家们也选择了从其他方向继续推进该项研究。
　　美国微软全国广播公司(MSNBC)在线版本月一帧消息称，西储学院附高的罗南·基恩和肯特州立大学高级研究员张伟明(音译)，设计出一套全新的计算方法用以验证反物质火箭性能的优异，其结论是：若以反物质为动力推进火箭，则可接近光速。
　　这项最新的研究指出，在未来，一种以正、反物质的混合物为推进器燃料的火箭，能够在宇宙中以光速的70%左右飞行。这意味着，借助这种新型物质发射火箭，人类前往离地球最近的4.2光年之外的半人马座约只需要6年时间。
　　据研究者基恩与张伟明阐述，所谓的“湮灭”现象，是当普通物质与反物质混合接触的瞬间发生的爆炸，反物质和正物质由此变成光子或者介子。而由湮灭迸发出的巨大能量，正是他们“反物质火箭”研究的理论基点——听起来和“企业”号星舰的动力原理类似。而据发表于物理学网站arXiv上的文章称，1公斤正反物质相互作用时所释放的能量，是同等重量核反应堆燃料的1000多倍，更是同等重量碳氢化合物的20亿倍。
　　此二人的研究借助了一款用以帮助展示大型强子对撞机内粒子活动状况譬如
     
  
        质子和反质子流的计算机软件。他们认为该软件现在可以用来设计更精密复杂的飞船引擎。而最终，基恩与张伟明的分析结果显示，反物质火箭的速度完全能够达到光速的70%，这比之前其他研究小组33%光速的成果有了非常显著的提高。
　　arXiv网站对此作了相关解读：反物质火箭发动机的工作原理是借助磁场的力量来导流湮灭发生时产生的带电粒子。这项技术的关键点是保证和提高磁场引导粒子流从引擎喷口逸出的效率。arXiv网站认为，一旦反物质发动机成为现实，寻找反物质燃料的工作就可以从理论研究进入到实质性阶段。现有研究已经证实，在地球周围的外太空，存在大量被地球磁场捕获的反物质。
　　有趣的是，当反物质火箭真正投入使用之后，乘客们还必须开始习惯所谓的相对论效应——当接近以光速飞行，时空并不会移动得这样快。简单地说，从地球到半人马座的旅行，地球时钟会走了大约6年的时间，但实际感觉只过了不到4年半而已。
　　尽管目前这一切听起来更像是异想天开，但伟大如爱因斯坦也曾认为，并无迹象表明核能将被人类利用，那么看似不可能的反物质燃料发动机，又为什么不会在一个世纪内成为终极动力呢