科學(xué)家提出五個(gè)理論上可能實(shí)現(xiàn)的科幻小說(shuō)概念，這些常見(jiàn)的科幻題材有朝一日可能成為現(xiàn)實(shí)。

蟲(chóng)洞圖像

藝術(shù)家繪制的蟲(chóng)洞圖像。

科幻小說(shuō)和電影里充斥著各種異想天開(kāi)的點(diǎn)子，它們中的大多數(shù)經(jīng)常會(huì)引發(fā)一場(chǎng)精彩絕倫的冒險(xiǎn)，而不是從科學(xué)或技術(shù)角度對(duì)未來(lái)趨勢(shì)做嚴(yán)謹(jǐn)?shù)念A(yù)測(cè)。一些最常見(jiàn)的科幻題材，例如在幾秒之內(nèi)把航天器加速到難以置信的速度而不壓垮里面的人，當(dāng)我們理解了物理定律之后就會(huì)知道它們幾乎是不可能的。然而，同樣的物理定律似乎允許其他不著邊際的科幻概念存在，例如蟲(chóng)洞和平行宇宙。下面是一些可以真正實(shí)現(xiàn)的科幻想法的概述——至少在理論上是這樣。

蟲(chóng)洞

在特定的重力條件下穿越蟲(chóng)洞成為可能。

蟲(chóng)洞這一構(gòu)想——一條允許在宇宙中相距甚遠(yuǎn)的不同部分之間進(jìn)行瞬時(shí)穿梭的捷徑——聽(tīng)起來(lái)好像是作為虛構(gòu)故事的驅(qū)動(dòng)力而創(chuàng)造出來(lái)的。但早在科幻小說(shuō)家掌握它之前，蟲(chóng)洞便以它更正式的名字——愛(ài)因斯坦—羅森橋作為一個(gè)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)睦碚摳拍畲嬖诹恕Ｏx(chóng)洞這一概念來(lái)自愛(ài)因斯坦的廣義相對(duì)論，而該理論將引力看做是大質(zhì)量物體引起的時(shí)空畸變。在與納森·羅森的合作下，愛(ài)因斯坦在1935年從理論上證明引力極強(qiáng)的點(diǎn)，例如黑洞，是可以直接相互聯(lián)通的。也因此蟲(chóng)洞的概念應(yīng)運(yùn)而生。

黑洞周?chē)囊?huì)摧毀任何靠近它的人，所以實(shí)際上直到19世紀(jì)80年代，天文學(xué)家卡爾·薩根決定寫(xiě)一本科幻小說(shuō)之前，穿越蟲(chóng)洞這一想法并沒(méi)有被認(rèn)真考慮過(guò)。按照BBC的說(shuō)法，薩根鼓勵(lì)他的同事基普·索恩構(gòu)思一個(gè)在一瞬間進(jìn)行星際穿越的可行方法。索恩及時(shí)地提出了一個(gè)想法——在理論上可行，但實(shí)踐上幾乎不可能——那就是人類(lèi)可以通過(guò)毫發(fā)無(wú)傷地穿過(guò)蟲(chóng)洞來(lái)實(shí)現(xiàn)星際旅行。他們討論的結(jié)果被卡爾·薩根寫(xiě)入他的小說(shuō)《接觸》（?西蒙與舒斯特公司，1985年），隨后小說(shuō)被改編成了由朱迪·福斯特主演的電影。

雖然蟲(chóng)洞不大可能會(huì)成為電影中演繹的那種簡(jiǎn)單快捷的交通工具，但是現(xiàn)在科學(xué)家們想出了比索恩最初的建議更加可能的方式來(lái)建造一個(gè)蟲(chóng)洞。如果宇宙中已經(jīng)存在蟲(chóng)洞，那么我們也可以用新一代的引力波探測(cè)器來(lái)定位它們。

曲率飛行

理論上，如果你能夠操縱飛船周?chē)目臻g，你就有可能超過(guò)光速。(圖源：EDUARD MUZHEVSKYI / SCIENCE PHOTO LIBRARY via Getty Images)

大多數(shù)太空探險(xiǎn)都有一個(gè)重要的前提條件，那就是以我們今天遠(yuǎn)不能及的速度從A到達(dá)B。撇開(kāi)蟲(chóng)洞不談，單是傳統(tǒng)的宇宙飛船想要實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)就有許多技術(shù)困難。飛船需要巨量的燃料，需要考慮加速的擠壓效應(yīng)，而且實(shí)際上宇宙還有一個(gè)嚴(yán)格規(guī)定的速度限制。這就是光的傳播速度——每年正好走一光年，但總的來(lái)說(shuō)在宇宙尺度下并不算快。比鄰星是離地球第二近的恒星，距離太陽(yáng)4.2光年，而銀河系的中心與太陽(yáng)之間的距離達(dá)到了驚人的27000光年。

幸運(yùn)的是，宇宙的速度限制有一個(gè)漏洞：它只規(guī)定了我們進(jìn)行太空旅行的最高速度。正如愛(ài)因斯坦解釋的那樣，空間本身是可以被扭曲的，所以以操縱飛船周?chē)臻g的方式來(lái)打破速度限制是有可能的。太空飛船仍將以低于光速的速度穿越周?chē)目臻g，但空間本身的速度會(huì)比光速還快。

這就是《星際迷航》的作者們?cè)?9世紀(jì)60年代提出“曲率飛行”這一概念時(shí)的想法。但對(duì)于他們來(lái)講它也只是一個(gè)聽(tīng)起來(lái)不錯(cuò)的點(diǎn)子，并不算是真正的物理模型。直到1994年，報(bào)道稱(chēng)，理論學(xué)家米給爾·阿庫(kù)別瑞發(fā)現(xiàn)了愛(ài)因斯坦方程式的一種解決方案，它可以產(chǎn)生真正的曲率驅(qū)動(dòng)效果，壓縮宇宙飛船前方的空間并在飛船后方擴(kuò)展開(kāi)來(lái)。首先，阿庫(kù)別瑞的解決方案和索恩提出的可穿行蟲(chóng)洞一樣巧妙，但科學(xué)家們正嘗試改進(jìn)它，希望有朝一日可以付諸實(shí)踐。

時(shí)間旅行

有關(guān)時(shí)間和時(shí)空的想象圖

（An illustration of time, space-time, with a clock and a cosmic background）.

廣義相對(duì)論認(rèn)為回到過(guò)去是可能的。

時(shí)間機(jī)器這一概念是科幻小說(shuō)里眾多優(yōu)秀的劇情道具之一，它能夠帶領(lǐng)角色回到過(guò)去并改變歷史進(jìn)程——為了使其更好或更壞。但它不可避免地會(huì)引發(fā)邏輯悖論。舉個(gè)例子，在電影《回到未來(lái)》中，如果借由布朗博士制作的時(shí)間機(jī)器回到過(guò)去的馬提并沒(méi)有拜訪他，那么博士還會(huì)制造時(shí)間機(jī)器嗎？正是因?yàn)檫@樣的悖論所以許多人認(rèn)為時(shí)間旅行在現(xiàn)實(shí)世界中是不可能的——然而，根據(jù)物理學(xué)定律，它確實(shí)可以發(fā)生。

就像蟲(chóng)洞和空間翹曲一樣，愛(ài)因斯坦的廣義相對(duì)論告訴我們可以回到過(guò)去。廣義相對(duì)論認(rèn)為空間和時(shí)間都是相同“時(shí)空”連續(xù)體的一部分，而且它們之間有著密切的聯(lián)系。就像我們討論通過(guò)蟲(chóng)洞和曲率飛行來(lái)扭曲空間那樣，時(shí)間也可以被扭曲。有時(shí)候時(shí)間被扭曲得如此嚴(yán)重，以至于它與自己重疊在一起，科學(xué)家稱(chēng)之為“閉合類(lèi)時(shí)曲線”——認(rèn)為它可以準(zhǔn)確地稱(chēng)為時(shí)間機(jī)器。

物理學(xué)家大衛(wèi)·劉易斯·安德森描述了私人實(shí)驗(yàn)室安德森研究所的研究，他說(shuō)物理學(xué)家弗蘭克·蒂普勒在1974年發(fā)表了一份關(guān)于時(shí)間機(jī)器的概念設(shè)計(jì)。它被稱(chēng)作蒂普勒柱體，必須很大——根據(jù)漢博所說(shuō)，至少60英里（97千米）長(zhǎng)，而且密度極大，總質(zhì)量可以與太陽(yáng)相比。為了發(fā)揮時(shí)間機(jī)器的效能，這個(gè)柱體必須高速旋轉(zhuǎn)到能夠扭曲時(shí)空使得時(shí)間重疊的地步。這聽(tīng)起來(lái)可能不比往DeLorean汽車(chē)?yán)锇惭b一個(gè)能量電容器來(lái)的容易，但它確實(shí)有一個(gè)優(yōu)點(diǎn)，那就是它確實(shí)會(huì)起作用——至少理論上是這樣。

傳送

2002年《星際迷航》探險(xiǎn)展覽?？苹脛『碗娪坝脗魉妥鳛閷⑷宿D(zhuǎn)移到新地點(diǎn)的簡(jiǎn)易方式，但現(xiàn)實(shí)卻遠(yuǎn)非如此。（圖源：Scott Barbour / Staff via Getty Images）

有關(guān)傳送的典型科幻例子是電影《星際迷航》中的運(yùn)輸機(jī)，顧名思義，它可以方便地將機(jī)組人員從一個(gè)地方運(yùn)輸?shù)搅硪粋€(gè)地方。但是傳送與其他任何形式的傳輸都截然不同：傳送技術(shù)在終點(diǎn)創(chuàng)造出一個(gè)精確的復(fù)制體的同時(shí)，本體將會(huì)在起點(diǎn)堙滅，而不是旅行者在空間中從起始點(diǎn)傳輸?shù)侥康牡亍倪@些角度來(lái)看——而且在亞原子粒子而不是人類(lèi)的水平上——IBM認(rèn)為傳送確實(shí)是可能的。

與之對(duì)應(yīng)，現(xiàn)實(shí)世界的這一過(guò)程叫做量子傳輸。這一過(guò)程精確地將一個(gè)粒子例如光子的量子態(tài)，復(fù)制到另一個(gè)也許幾百英里遠(yuǎn)處的粒子上。量子傳輸會(huì)使得第一個(gè)光子的量子態(tài)發(fā)生坍塌，所以看起來(lái)好像真的是神奇地將光子從一個(gè)地方傳送到了另一個(gè)地方。這個(gè)把戲基于愛(ài)因斯坦提到的“鬼魅般的超距作用”，但它更經(jīng)常被人們熟知為量子糾纏。如果要“傳送”的光子與一對(duì)糾纏的光子其中之一發(fā)生接觸，并將測(cè)量到的量子態(tài)發(fā)送到接收端——即另一個(gè)糾纏的光子所在地——那么后一個(gè)光子會(huì)切換到與傳送的光子相同的量子態(tài)。

即使只是一個(gè)光子這個(gè)過(guò)程也很復(fù)雜，而且也沒(méi)有辦法擴(kuò)大到和《星際迷航》里的即時(shí)傳送系統(tǒng)一樣的規(guī)模。即便如此，量子傳輸在現(xiàn)實(shí)世界中仍有非常重要的應(yīng)用，例如用于防黑客通信和超快速量子計(jì)算。

平行宇宙

泡泡宇宙，藝術(shù)家描繪的多元宇宙

我們通過(guò)望遠(yuǎn)鏡來(lái)揭開(kāi)宇宙的面紗——所有從大爆炸開(kāi)始便向外膨脹的數(shù)百萬(wàn)星系。但那就是全部嗎？理論證明事實(shí)也許并非如此：在我們的宇宙之外也許有一個(gè)完整的多元宇宙。“平行宇宙”的概念是另一個(gè)被人熟知的科幻主題，但它們?cè)跓赡簧系男蜗笸ǔＶ辉诩?xì)枝末節(jié)上與現(xiàn)實(shí)不同。但實(shí)際上也許會(huì)比那詭異得多，平行宇宙中的物理基本參數(shù)——例如重力或核力的強(qiáng)度——與我們宇宙是不同的。一個(gè)典型的例子便是艾薩克·阿西莫夫在《神們自己》（道布爾迪出版社，1972年）一書(shū)中描繪了這種截然不同的宇宙以及生存在其中的生物。

現(xiàn)代人理解平行宇宙的關(guān)鍵是“永久膨脹”這一概念。它描繪出無(wú)限的空間結(jié)構(gòu)永遠(yuǎn)處于一種快速膨脹的狀態(tài)。在空間中，不時(shí)會(huì)有一個(gè)局部的點(diǎn)——一個(gè)自成一體的大爆炸——不再以一般而是更平穩(wěn)的速度增長(zhǎng)，而物質(zhì)如恒星和星系便在其中形成。按照這一理論，我們的宇宙正是這樣一個(gè)區(qū)域，但也許還會(huì)有其它無(wú)數(shù)和我們一樣的區(qū)域。

正如阿西莫夫小說(shuō)所描寫(xiě)的那樣，這些平行宇宙有著與我們完全不同的物理參數(shù)?？茖W(xué)家們一度認(rèn)為只有和我們擁有幾乎一樣參數(shù)的宇宙才可以孕育生命，但是先前報(bào)道稱(chēng)，最近的研究表明事實(shí)上可能并無(wú)這樣的限制。所以阿西莫夫所描繪的外星人仍有可能存在——盡管并不能和小說(shuō)里那樣與它們建立聯(lián)系。然而，或許可以通過(guò)別的方式探測(cè)到其他宇宙存在的痕跡。英國(guó)利物浦約翰摩爾大學(xué)的天文學(xué)教授伊凡·鮑德里在《對(duì)話》中寫(xiě)道，甚至有人認(rèn)為宇宙微波背景輻射中神秘的“冷點(diǎn)”便是與其他平行宇宙碰撞留下的傷痕。

BY: Andrew May

FY: 天文志愿文章組

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