游侠索罗：星球大战外传制造“千年集”

秦建

《游侠索罗》是《星球大战》系列电影的最新作品。在这部外传中，传奇人物汉·索罗得到了后来让他在整个银河系都声名远播的千年隼号飞船。如果举行一场“你最喜欢的虚构飞船”的投票，千年隼号百分之百会名列前茅。

“千年隼”身世揭秘

根据电影的剧情，“千年隼”出身非常普通，是YT-1300中型货船，由柯尔里亚集团在行星科瑞利亚制造。它长26.7米，有一个飞碟型的主船体，一对像双颚一样的前部货舱，以及安置在船体一侧的圆柱体状的驾驶舱。最吸引观众的，在于“千年隼”骇人的飞行能力。它既可以在星球表面起飞和着陆，也可以在星球之间穿梭，还可以光速飞进“超空间”—在极短的时间里，从银河系的这头飞到10万光年之外的那头。看过电影的观众，无不为之惊叹折服。

那么，问题来了：在现实里，我们能制造出千年隼号吗？如果不能，我们又需要多久才能实现这一梦想呢？

近在眼前的短板：

燃料与发动机

無论是在现实中还是在电影里，发动机和燃料对飞行器的重要性不言而喻。

最快的化学火箭时速16000千米，远远超过声音的速度。但是，火箭的速度却只有光速的3/20万，从地球到火星，最短的航程也需要180天。计算表明，要使火箭推动的航天飞机达到4‰倍光速，所需化学燃料就超过了整个已知宇宙的总和。

那核聚变发动机呢？与化学燃料相比，核聚变的效率提高了20倍，足以使核聚变火箭的速度达到光速的1/20。核聚变发动机的出现，将使太阳系内行星之间的来往变得就像今天的洲际旅行一样容易。然而也就这样了，在核聚变中，只有不到1%的氢原子变成了能量。想要达到光速的1/20，氢燃料的质量应为千年隼号的57倍；想要达到光速的1/2，则“千年隼”必须携带超过自身质量59000倍的氢燃料，而且这些氢燃料仅能使用一次。这使得用于恒星之间的核聚变飞船永远也造不出。

理所当然，我们需要更好的发动机。由物质与反物质湮灭而形成的辐射具有比核聚变更高的动能。计算表明，1千克反物质燃料提供的能量足以和100千克的氢燃料相媲美，想把飞船加速到光速的0.99倍，只需要13倍于“千年隼”质量的反物质燃料。早在20世纪60年代，基本粒子的反粒子差不多全被找到了。问题是，反粒子是有了，但这些反粒子都是在实验室条件下孤立存在的，刚刚发现，就会在极短的时间里与周遭的粒子泯灭，无法形成稳定的反物质。也许宇宙深处存在着反物质构成的星球，但在地球上，科学家还无法制造、保存和使用反物质。什么时候能够实现呢？最最最乐观的估计也需要100年。

相对论：

光速飞行的迷思

好吧，且不管使用了什么发动机，反正在编剧的笔下，“千年隼”就是能够瞬间加速到每秒30万千米。因此，汉·索罗和他的小伙伴能够轻而易举地从帝国冲锋队眼皮子底下逃走。在帝国冲锋队的眼里，“千年隼”曳出一道长长的白光，然后缩成一个光点，随即消失无踪。但根据爱因斯坦的相对论，这里对光速飞行的表现并不准确。

相对论告诉我们，在不断接近光速的过程中，“千年隼”的质量会越来越大，长度越来越短。当“千年隼”以3/4光速向前冲时，它的质量会是静止状态的1.5倍，而长度会缩短1/3；当“千年隼”的速度是0.9倍光速，其质量会变成原来的两倍，长度缩短到一半；而当“千年隼”的速度达到光速的0.999倍时，飞船的质量增长20倍，长度缩短到1/20。

与此同时，消耗的能量越来越多，加速越来越困难。当“千年隼”逼近光速时，质量会变得无穷大，此时，极为微小的速度提升都会消耗无限多的能量。即便是反物质发动机也无法提供这么多的能量。爱因斯坦指出，只有无质量的物质，比如说光本身，能够达到光速，其他物质，都不行，这叫作“光障”。各种证据已经证明了相对论的正确性，想要突破光障，恐怕在物理理论上要有重大突破才行。而这个理论突破，谁也不知道什么时候会出现。

在电影中，“千年隼”突破光障时，汉·索罗等飞船上的角色，会看见无数的星星突然加速，往飞船后方飞行，其速度之快，以至于看上去像光之瀑布。从视觉效果来讲，非常惊人。那么，真实的情况又将如何呢？研究表明，光速飞行中，由于多普勒效应，光的频率会偏移出可见光，进入宇宙微波背景辐射的范围。因此，汉·索罗等人不会看到任何星星，只会看到“千年隼”前方中心有一个碟状的明亮光团。

最让人意外或者遗憾的是，在《星球大战》系列电影中，光速飞行与超光速飞行是家常便饭，剧情上却从来不考虑相对论的时间效应。影片中，少年索罗被迫与女友琦拉分开，当几年后，两人再次相遇时，年纪完全一样。然而，在这几年里，索罗先是作为银河帝国飞行员，后是作为贝克特匪帮飞行员，总是驾驶着飞船，以光速甚至超光速在各个星球之间来往，与此同时，琦拉在行星表面活动的时间更多。如果考虑相对论，当他们再相遇时，索罗应该比琦拉年轻许多岁。

超空间：

穿越茫茫宇宙的假想

相对于宇宙的浩淼，光速飞行也是慢吞吞的。银河系直径10万光年，换而言之，从银河系这头飞到那头，光速飞船也要飞10万年。所以，我们需要速度更快的飞行方式。超空间发动机就是《星球大战》系列提出的解决方案。

“千年隼”拥有银河系最快的超空间发动机。衡量超空间发动机性能的指标是“级”，级数越小，超空间航行速度越快。帝国歼星舰的超空间发动机为2级，起义军X翼为1级。而“千年隼”的超空间发动机是0.5级！

什么是“超空间”呢？20世纪50年代，物理学家巴克哈德·海姆提出一个理论，认为宇宙中存在这样一个“超空间”：时间不存在，光障也不存在，一旦进入该空间，只需要微小的动力，就能实现超越光速数十倍乃至数百倍的飞行。与电影中光速进入“超空间”不同，海姆声称，只要“超空间发动机”创造一个足够强大的磁场或重力场，那么身处其间的物体（如飞船）就将进入“超空间”。关掉磁场或重力场后，飞船将重返正常的空间，当然，这个时候飞船已经抵达了数千或数万光年之外的星球了。

“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鸟类，在俯冲抓猎物时的速度能达到180千米/时，比高速公路上的汽车快多了。虽然在茫茫宇宙中，时速180千米完全可以说是微不足道，但作者赋予飞船这个名字，显然是有深意的。

除了“超空间”这一假想外，科幻作家还提出了空间折叠、虫洞穿越、时空翘曲、波动引擎等穿越茫茫宇宙的解决方案。这些假想也许千年以后才会变成现实，也可能永远不会变成现实，然而它们的出现，足以展现人类征服宇宙的壮志雄心！