人类注定无法离开本超星系团吗？

pAxvOHtH

在首页看到这个问题，思索良久。
我并不想让看到这条回答的你感到绝望，但事实不会因此改变。让我用简单的数学来“打破”你关于星际航行的幻想。
假设你想要离开自己的家，去几公里外的地方办事情。这很简单，只要走路几个小时就可以完成，无需认真规划路线，不必将行程告诉家人。除非特殊情况，大多数人承担的起这几个小时的时间成本。
几百年前，书生进京赶考的行程，可以耗时几十天、几个月，路线必须严密规划，慈母手中线，游子身上衣。这是可以接受的，因为对于这种一生的大事来讲，几十分之一生命的时间成本是可以接受的。
对这些人来讲，地球上的世界已经是一个大得不可想象的空间，想要跨越这个空间可能需要一生时间，这是不可接受的，即使真的要这么做也需要严密规划路线，并做好一去不返的准备。
一辆常见的小型汽车，油箱容量80L，以百公里8L计算，航程可达1000km。考虑可能中途不加油，几百公里内的目的地可以随意往返，无需认真规划路线。
乘坐小型汽车环游全国，必须认真规划路线，但是并不需要太过于严密，因为补给站（加油站、宾馆、酒店）遍布全国。
一架客机，航程可以跨越大洋，但航线必须严密规划。因为燃料带多了浪费，带少了不够，还要考虑冗余量。地面塔台随时注意飞机的动向，并指引飞机航行。
我想表达什么？
一枚长征二号F型火箭，重493吨，总v（速度增量）约9000m/s。这枚火箭可以将7.8吨的神舟飞船送入地球低轨，飞船还有足够的v减速回到地球。神舟飞船可以搭载3个人，并维持3个人十几天的生活。
一枚土星五号火箭，重3000吨，总v超过20000m/s。搭载阿波罗飞船的土星五号火箭可以将3个人送到月球低轨，使2个人着陆月球并返回轨道，最后将3个人带回地球，总任务时长10天左右。
旅行者1号飞船，1977年9月搭载150吨重的泰坦3号火箭送入太空，1979年3月借助木星引力加速，1980年11月借助土星加速，2014年9月确定离开太阳系。全重0.8吨。
卡西尼号探测器，1997年10月搭载900吨重的泰坦4号火箭进入太空，1998年4月借助金星引力加速，1999年6月再次借助金星引力加速，1999年8月借助地球引力加速，2000年12月借助木星引力加速，于发射后6年8个月后的2004年7月进入目标土星的轨道。总重6.4吨。
每一次航天飞行必须经过严密规划，做好各种应急预案，地面中心全程值班指挥。
你愿意孤独地耗费几十年踏上离开太阳系的单程旅行吗？
1492年，哥伦布踏上了寻找东方的航程。
1519年，麦哲伦的环球航行船队出发了。
神舟飞船，阿波罗计划，旅行者1号，卡西尼探测器。它们和哥伦布、麦哲伦的船队本质上是一样的，都是对新的领域的探索。
没错，看到这篇回答的各位在有生之年难以离开太阳系——甚至很难有机会离开大气层。
（上面这句话原文的用语过于绝对，已修改）
如果根据飞船的速度将飞船划分为几个层次，那么不妨这样划分：
第1级飞船：太阳系内探测器——通过各种精准的计算，将探测器送到太阳系的角落
第2级飞船：太阳系内载人飞船——在一个人一生可接受的时间内，使人类往返于太阳系内的星球，需严密规划航线
第3级飞船：太阳系内载人飞船——在一个人一生可接受的时间内，使人类往返于太阳系内的星球，无需认真规划航线
第4级飞船：跨越恒星系的载人飞船——以几代人的时间，使人类往返于各个恒星系，需严密规划航线
第5级飞船：跨越恒星系的载人飞船——在一个人一生可接受的时间内，使人类往返于各个恒星系，无需认真规划航线
第6级飞船：跨越星系的载人飞船——以几代人的时间，使人类离开银河系并往返于各个星系，需严密规划航线
第7级飞船：跨越星系的载人飞船——在一个人一生可接受的时间内，使人类离开银河系并往返于各个星系，无需认真规划航线
这每一级飞船需要多快？
第1级就是目前人类的技术水平，飞船的速度超过第三宇宙速度，自身发动机产生的速度增量不超过30000m/s。
第2级，我最多愿意用2-30年的时间来进行星际航行，甚至更短，我不知道自己是否能够忍受如此长时间远离人类社会。为达到这个目的，50000m/s的速度增量足够。
第3级，冥王星距离太阳最远49AU，即7.3×10^9km。如果你的汽车可以搭载1000km航程的油，那么前往几百公里以内的城市时无需担心无法到达。考虑往返冥王星且“无需认真规划航线”，并且可能中途经过其他星球，这个飞船必须可以单级入轨。100000m/s的速度增量应该够了。
第4级，假设用100年抵达4光年外的半人马座α星，需要达到光速的百分之四。即使不考虑相对论效应，将飞船加速到0.04c也需要1200000m/s的速度增量，考虑出发时的加速、抵达时的减速、返回时的加速、回到地球的减速，那就需要4个1200000m/s——4800000m/s。和这个数字相比，进行变轨所需的速度增量就是弟弟，但为了留点余量，总计需要5000000m/s的速度增量。
第5级，20年往返半人马座α星，需要达到光速的百分之四十。即使不考虑相对论效应，需要50000000m/s的速度增量。再考虑到无需要认真规划航线的要求，我觉得100000000m/s的速度增量不过分。
第6级，假设100年抵达2000000光年外的仙女座星系。需要两万倍光速的速度，这已经不是科幻了，而是玄幻。
第7级，10年抵达仙女座星系。更是玄幻中的玄幻。
齐奥尔科夫斯基公式：
就是这条公式，打碎了星际航行的幻想
v是一次加速前后的速度增量
ve是引擎喷出物质的速度
m0是加速前航天器的质量
m1是加速后航天器的质量

为了在宇宙中航行，你需要改变自己的速度。

ve/g这个数值被称为比冲，另一方面讲也就是引擎每耗费1kg燃料并产生1kg推力所持续的时间，单位为秒。g就是重力加速度，俗称9.8m/s。
目前为止以及可以预见的很久的未来，宇宙飞船需要遵从齐奥尔科夫斯基公式的限制。
在太空中，能量是廉价的，而物质是宝贵的。以越快的速度喷出物质，你能获得的速度增量越多。
目前比冲最高的化学火箭引擎，比冲约为450s，即喷出物质的速度约为4400m/s。
航天器所携带的燃料量超出常人想象，一枚火箭满载情况下燃料质量占总质量的90%。
在这样的条件下，可以有10000m/s的速度增量。
要达到2级标准，50000m/s的速度增量，单级入轨，满载情况下燃料质量占总质量的90%。那么需要2200的比冲，引擎喷出物质的速度提高至当前的5倍，20km/s。
3级，100000m/s的速度增量，同样是单级入轨。但是飞船已经如此nb，还要装90%这么多的燃料会不会显得太捞了？不妨将燃料占比降低到80%。毕竟飞行太久，飞船上的设施要足够，否则乘员也可能疯掉，食物也可能不够。那么引擎喷出物质的速度要提高至当前的14倍，62500m/s。
4级，5000000m/s的速度增量。世代飞船必须携带足够多的物资和冗余设备，否则无法保障飞船的安全。燃料50%最多了。那么，引擎喷出物质的速度提高到了7246km/s，约为目前最高水平的1647倍。
5级，100000000m/s的速度增量。燃料占比仍然按照50%计算。引擎喷出物质的速度需要提高至144920km/s，约为目前最高水平的32940倍。这个数字，已经是光速的48%。引擎以如此快的速度抛出物质是否在理论上可行，都无从得知，更别提进入亚光速时需要考虑相对论效应。
6级和7级没有必要讨论了，阿库别瑞引擎？虫洞？这些理论是否可以被证实，又是否存在应用的可能性，现在看来都是谜。
这每两级之间技术的差距，都可能要比哥伦布的航船、环球航行的飞机、土星五号火箭之间的差距大得多。
慈母手中线，游子身上衣。
太空航行的安全性如何？
飞船是采用生态循环，还是一次携带足够的补给？
飞船是否携带足够多的备用部件？
亚光速航行时，宇宙中微小的碎片和飞船相撞会引起多严重的后果？
长期航行时，乘员的心理问题呢？
飞船上出生的人还能不能适应星球表面的环境？
一次星际通讯需要耗费多少年？
回来的人类和地球上的人类会发生生殖隔离吗？
问题太多了。
没错，一盆冷水。
离开银河系这件事情，以现在的水平来看根本没有可能，在可以预见的未来也几乎不可能。


但是呢，还存在着这种可能性：
阿西莫夫提出过“电梯效应”：
如果1850年的科幻作者知道未来会有百层高楼，他会根据自己的生活经验认为楼层太高所以里面的人不愿意下楼，因此大楼内的设施必须非常完备，需要囤积物质等等。
但是后来，电梯出现了。




既然看到这条回答的人比较多，并且评论区的讨论也比较热烈，还有两三位大佬针锋相对地对我提出批评，那么我还是来补充一些关于这个问题的看法
这个回答里面引用了一下齐奥尔科夫斯基的公式，这条公式可以说是目前航天事业的基石，只要火箭引擎的工作还要依靠动量守恒定律，这条公式就依然成立。不过毕竟这也是比较硬核一点的内容，有些人看不明白也很正常。
至于虫洞、阿库别瑞引擎之类，那当然都是在现有理论基础之上的非常合理的推测。但是它们是否可行，是否可以利用，咱不知道，咱也不敢问。如果这些超光速的航行手段被证明不可行，那人类的航行速度就被限制在了光速之内。根据宇宙中星球的间距来看，哪怕是以光速航行到其他星系所需的时间也可能很长，或许会经历成千上万年，这么长的时间之后不同地方的人类是否还相互认同，会不会产生分歧，以及如何相互通信，都是问题。
还有一点是我关于“离开大气层”的那句话讲得有点绝对，用语不妥当，其实就是想表达一个意思：我对目前的航天事业发展并不是很有信心，目前的技术难以支持低成本或者大规模的星际航行。
现在普通人当然还是可以有办法上太空……到目前为止应该是已经有七个以游客身份去过太空的人了，只要你有足够的钱，并且愿意承担生命的风险，去找NASA或者RKA，还是有可能上得去的。
但是对于资产一般的人来讲成本就是个大问题了。除非航天的成本能够降低到普通人可以承受，或者人类社会的生产力发达到普通人也可以承受航天的成本，普通人真的不会、也没有能力、更没有必要进行航天飞行。你看，飞机对普通人来讲也非常有意义，因为飞机的速度快，可以让人们跨越巨大的距离快速来往于各个机场。
但是现在来讲的话，如果我有能力去太空……这件事恐怕除了体验太空飞行之外没有太多的意义。哪怕“乘坐飞机”是一件除体验飞行之外还有更多的意义的事情，大多数人也是没有坐过飞机的。
另外希望个别人不要抓住一点点细节就杠，我挺反感素质不行还半瓶子晃荡的人的……
毕竟我写的这一大片，总体上还是正确的。

kFpDCecp

如果基础的物理和数学知识不发生爆发性拓展（下一波爆发性拓展，如果竟然有的话，就很有可能是连科普都不知道该怎么科普的了），而纯是指望黑到最黑的技术改良，和不计成本地堆钱堆资源，那么就连比邻星恐怕也注定无法到达。
而想要迎来下一波基础物理/数学的爆发性拓展，首先，恐怕我们起码要开始进行自我改造了。形式不定，有可能是主动的基因改造，也有可能是计算机科学（硬件和算法）的大升级。其次，需要全人类在很长的一个时间段内，把相当多的资源和注意力，持续投入到这些领域中去。最后，这必然需要时间的积累，才更有可能看到这种小概率事件出现，于是需要一直维持人类的文明高度不显著退化，起码维持人类的文明范式不直接崩塌。
这需要多长时间？没人知道。“几十年”？估计很够呛，于是我们今天存活着的所有人，怕是看不到了。“几百年”？可能吧。
于是问题其实在于，我们如何在“几百年”的尺度上，基于原地踏步或小步前进的基础物理/数学认知，来维持人类上层建筑的不退化和不崩塌。
这就不是个科学或技术问题了，而是个心理学问题、社会学问题、人类学问题、政治学问题......最终是哲学问题。
可惜，就我所知，目前只有哲学领域下的分析哲学下的一些分支下的个别非主流学术人员，在试图提升这个话题。
而其他那些领域的主流存在，一方面，范畴完全不在同一个平面上；另一方面，总是时不时就令我产生一个异常不舒适的怀疑：其存在本身，是否根本就是在促进退化甚至崩塌的发生，哪怕这几乎不可能是有意识的。
当然，这些思考的背后，显然存在一个很可能确实没有标准答案的主观问题：我们为何要去比邻星呢？
是啊，藻类已经在我们的星球上幸福地生活了几十亿年了，很可能也会一直生活下去。这样也不能说是不好哈，哈哈哈哈哈。

aa321321

想太多，等有人活着出了太阳系，我们再来讨论这个问题吧。

dgd78

“注定”这个词一出现，不管答案是肯定还是否定，都太绝对了。
其实我是倾向于后者的，因为本超星系团太大了，这是一个直径1亿到2亿光年的空间，这个尺度别说理解，连脑海里构建一个概念都难。
1亿光年，按照《流浪地球》用2500年到达比邻星的速度，需要飞625亿年。
宇宙是膨胀的，除非科技发展的速度远高于本星系团膨胀的速度，否则别说本超星系团，连本星系团，本星系群甚至本星系次群都很难出去。
更不用说目前连太阳系的边都没摸到，而太阳系的直径只是银河系的十万分之一。
话说回来，为什么要飞出去呢？地球上的游戏不好玩吗？

redfree

50年前，如果你对那时的人说我们50年后还没有登上火星，他们会很惊讶，觉得很不可思议不敢相信。因为50年前在他们那会儿人类就已经登月了。
那时几乎所有人的目标都是以火星为主。火星本来已在计划之内，但是一场阿波罗号的爆炸带来的是政府对于航天事业的迟疑和放缓。
技术当然是一方面，但是不要忘了，科学家可以是研究所所长，可以是人大代表，但执政的更多的还是职业党员。登上火星是一件极其有意义的事情，但是对于人们的生活并不会太多的改善。
无论做什么，还是要看政府，看国家的方向和支持程度。
你说人类上火星难吗？难。
但能上吗？能。
前提是政府支持，大力支持。至少要像冷战时期美苏太空竞赛那样的支持。
如果国家下令，20年内，或者15年内，哪怕10年内就要登上火星。你说行不行。给你所有你需要的东西，哪怕是举国之力。我想不仅是火星，土卫2问题都不大。
但是太空毕竟只是国家科技树的一个小分支而已。
大概就是以上。当然技术瓶颈肯定是有的。才发展了几十年的航天技术，想一口吃成大胖子还是异想天开，总得有个过程。
50年内上火星，卫星出太阳系。
200年内八大行星全面探测，起源及现状。
500年内几个主要恒星系能有个基本了解。
1000年就不敢说了。
一万年内人类还是不是地球霸主还不好说。
手机码字不易。有空电脑再详细述说，加例子贴图片，先写个大概。


小更新：
鉴于评论区不了解地球曾经的航天技术发展的状况，我贴几个数据。
目前人类一共有4个探测器飞出了太阳系（以柯伊伯带所在的50天文单位为准）
1：47年前
先驱者10号：1972年3月3日发射,现在距太阳100天文单位,速度2.58天文单位/年
2：46年前
先驱者11号：1973年4月6日发射,现在距太阳80天文单位,速度2.5天文单位/年
3：42年前
旅行者2号：1977年8月20日发射,现在距太阳92天文单位,速度3.28天文单位/年
4：42年前
旅行者1号：1977年9月5日发射,现在距太阳112天文单位,速度3.6天文单位/年

另外2006年1月9日发射的新视野号探测器也将在2020年以后飞出太阳系


另外更新一点：关于土卫2
2008年至2010年期间，卡西尼号探测器曾近距离飞掠土卫2 七次。没记错的话最近的时候距离甚至只有50公里。动力快要用完的时候，原本是准备在土卫2降落的，但是考虑到不要污染了这可能存在潜在生命的环境，最终还是奔向了土星，成为了土星的一部分。


很多资料在NASA的官网上就有，而且都是免费的。如果不想去翻资料，多看点纪录片也可以呀。
评论区不要只是单纯的质疑加冷嘲热讽，有可能你们觉得想象不到的事科学家们早就在以前做完并且实现了。