據英國廣播公司（BBC）近日報道，目前人類最快的飛行速度為39897公里/小時，這一紀錄已保持了46年，那麼，它什麼時候會被打破呢？人類最終能以多快的速度遨遊太空？

　　人類自誕生之日起，就執著于追求更快的速度，文學名著中也不乏這方面瑰麗而浪漫的描述，最典型的就是中國古典名著《西遊記》中“孫悟空一個筋斗雲十萬八千里”的橋段。

　　當然，現實生活中也充滿了各種最快速度的紀錄。據媒體報道，今年7月，一輛由德國學生研發的電動汽車的測試結果顯示，從0加速到62英里/小時僅需1.779秒，創造了全球電動汽車最快的加速度紀錄，而此前技術最先進的特斯拉Model S從0加速到60英里/小時需要2.8秒。

　　另據英國《每日郵報》今年6月報道，美空軍透露，他們希望在2023年前研發出5倍多音速的高超音速飛機。這種飛機的速度高達6100公里/小時，從倫敦到紐約不超過1小時。只不過，這種飛機設計為非載人式，但不載人並非因為人體無法承受如此快速的飛行，實際上，人類此前就已經以超過5倍多音速的速度飛行過。

　　那麼，人類的飛行速度是否存在某種極限呢？造成這一極限的癥結又是什麼呢？

　　現有紀錄已岌岌可危

　　目前，人類的飛行速度紀錄由美國國家航空航空局（NASA）參與“阿波羅10號”探測任務的三位宇航員所保持。1969年，“阿波羅10號”從發射起點抵達太空終點旅行時的速度高達39897公里/小時。世界最大的國防工業承包商、世界級軍火“巨頭”美國洛克希德·馬丁公司的吉姆·布瑞説：“我認為100年前，我們可能無法想像人類能以超過40000公里/小時的速度行進。”

　　“但我們或許很快就能打破這個紀錄。”布瑞説。他是NASA“獵戶座（Orion）”載人飛船乘員艙的負責人。這種新型飛船旨在將宇航員送入低地球軌道，它將非常有希望突破此前已保持46年之久的人類飛行速度紀錄。

　　根據目前的計劃，NASA正花大氣力研製的新型運載火箭“太空發射系統（SLS）”計劃于2023年將“獵戶座”飛船送往太空，屆時它將搭載宇航員訪問一顆此前已被拖入月球軌道的小行星，未來還將承擔起將人送往火星的任務。

　　現在，設計師們估計，“獵戶座”飛船的常規速度可以達到3.2萬公里/小時。不過，即便按照“獵戶座”目前的基本配置，“阿波羅10號”的速度紀錄都可能被打破。布瑞説：“這是因為，設計師們為‘獵戶座’制定的‘人生規劃’使其可以完成多種不同的使命，因此，它的速度還可以大大提升，可能遠遠超過目前規劃的速度。”

　　但即便是這一速度也不能代表人類遨遊太空的速度極限。布瑞解釋道：“只有一件事能真正阻止人類飛得更快，那就是光速。”光在真空中的行進速度約為10億公里/小時，那麼，我們能否安全地填補目前4萬公里/小時的速度與光速之間的巨大鴻溝？

　　令人驚奇的是，這是可以做到的。因為速度——也就是運動的快慢，對於我們的身體本身而言並不存在什麼極限，只要我們持續不斷地朝著一個方向加速前進就行。

　　斯蒂芬·霍金就曾經表示，有朝一日人們有可能製造出飛行速度接近光速的飛船，理論上可以達到每小時6.5億英里，而這種飛船上的時間流逝速度則會相對較慢，因此，人們能搭乘這種飛船造訪遙遠的星系，實現夢寐以求的星際旅行夢想。

　　但即便我們能克服建造出超快速飛行器的諸多技術難題，我們主要由水組成的脆弱柔軟的身體仍將不得不面臨許多與超高速行進有關的問題。另外，如果人類通過利用現有物理學的漏洞或顛覆性的發現而獲得超光速的速度，那麼，也可能會遇到很多意想不到的危險。

　　人體的耐受力是瓶頸

　　不管如何獲得超過40000公里/小時的速度，我們都必須慢慢加速到這樣的速度。對於人這種生物來説，加速和減速過快都可能帶來致命的傷害：只要想想撞車時，車的速度在幾秒鐘內從數百公里/小時下降到零給人體帶來的嚴重傷害，我們就會不寒而慄。牛頓也表達過這樣的概念：任何物體在不受任何外力的時候，總保持勻速直線運動狀態或靜止狀態，直到有作用在它上面的外力迫使它改變這種狀態為止。這一定律被稱為牛頓第一定律，也就是所謂的慣性定律。布瑞表示：“對於人體而言，勻速是好事，我們要擔心的不是速度，而是加速度。”

　　100多年前，飛機問世，儘管飛行員可以在高速飛行中變換各種動作，但很多飛行員後來都報告了與速度和方向改變相關的一些莫名其妙的症狀，包括短暫的視力衰退、身體變得沉重或失重等。後來大家都知道了，造成這一現象的“幕後黑手”就是加速度，或者直接就用多少個g來表示，一個g相當於地球的引力施加在有品質的物體比如人體身上的加速度，即重力加速度，約為9.8米每平方秒。

　　引力的方向都是垂直的，從頭指向腳或相反，對於飛行員和乘客來説，這絕對是一個壞消息。當引力為負值時，血液從人的腳部聚集到頭部，導致頭部出現腫脹的感覺（我們倒立時也會出現這種情況），此時，人滿臉通紅，眼球充血。反過來，當加速為正值時，血液從頭部蜂擁到腳部，在極端情況下，人的眼睛和大腦會缺氧，從而出現視力模糊等症狀，嚴重時可能會導致完全失明，這種情況在專業上被稱為“加速度引起的意識喪失（GLOC）”。

　　一般人大約能承受從頭到腳方向5倍重力加速度帶來的影響，超出這一限度就會陷入昏迷。而受過專業訓練並穿著專業飛行抗壓服的飛行員，則能在9倍重力加速度的影響下仍然意識清楚地操控飛行器。總部設在弗吉尼亞州的美國航空航太醫學協會的執行主管傑夫·斯文特克表示：“短時間而言，人體能承受遠超9倍重力加速度的影響，但如果持續時間過長，就很少有人能承受得了。”

　　如果只持續很短時間，人體可以耐受非常強大的加速度而不會造成嚴重傷害。目前的這項紀錄保持者是美國空軍上尉小艾利·貝丁爵士。在1958年的一次火箭發動機實驗中，他的胸部加速度計顯示了82.6倍重力加速度的驚人數值，當時他乘坐的安裝了火箭發動機的滑軌器在0.1秒內從零加速到了55公里/小時，這導致他當場昏迷，但清醒過來後，他發現只是背部有些許擦傷，這是一次對於人體耐受力的絕佳展示。

　　執行不同任務的宇航員都曾經受過較大的加速度：一般在發射和返回地球大氣層時，他們需要承受3到8倍重力加速度的影響。如果加速度的方向是前胸向後背的，此時的加速度基本無害人畜，因此我們可以看到，在絕大部分的飛船設計中，都會將宇航員們束縛在座椅上，使其面朝飛行方向，這當然是非常科學的設計。而一旦飛船在軌道以2.6萬公里/小時的速度巡航，宇航員將不再感受到速度的存在，就像我們坐在高速飛行的客機中感受不到速度的存在一樣。

　　三方案加速太空旅行

　　我們對於速度的追求帶來了前所未有的挑戰。有可能威脅“阿波羅10號”最快速度霸主地位的新型飛船，仍然會採用久經考驗的基於化學推進的發動機系統，自從人類第一次太空飛行以來，就一直在採用這樣的系統。然而這樣的設計方案在速度方面存在著嚴重的限制，因為其燃料效率非常低下。

　　因此，為了讓人類前往火星甚至更遙遠太空的飛行速度更快，科學家們意識到，他們需要另辟蹊徑，採用新的方案。布瑞説：“今天的飛行系統足以將我們送到那裏，但我們仍然希望看到推進系統出現一場變革。”

　　埃裏克·戴維斯是總部位於美國德州奧斯丁的“高等研究所”的一名資深物理學家，參與了NASA在1996年到2002年間進行的“突破性物理學推進技術方案”的研究計劃。這項計劃提出了三種最具有潛力的推進方案，這些方案基於傳統的物理學理論，一旦成功將可以讓宇航員實現星際航行。簡而言之，這三種方案分別基於核裂變、核聚變以及反物質湮滅。

　　第一種方案是核裂變，也就是分裂原子，就像在商業核電站中發生的那樣。第二種方案則是核聚變，在核聚變反應中，核子被迫進行聚合從而産生巨大的能量——給太陽提供能量的正是這一反應。儘管我們心急如焚，但人類目前還未能完全掌控這項技術。

　　英國《新科學家》網站在2009年12月的報道中表示，他們認為這種技術，有可能在數十年之後實現。一旦科學家掌握了受控核聚變，那麼他們將控制反應中産生的帶電粒子，並讓它們從噴口噴射而出。從核聚變反應堆噴出的粒子能使二級火箭的速度達到光速的12%。

　　戴維斯則認為：“核聚變技術將在50年後變成現實。核聚變和核裂變這樣的技術非常先進，但仍然是基於傳統的物理學法則，並且從原子時代問世以來就已被提出，現在也已獲得了廣泛的證實。從樂觀的角度來看，基於核裂變和核聚變技術的推進系統理論上或能將飛船的速度推到光速的10%左右，也就是約1億公里/小時。”

　　當然，最強大的推進方案是第三種，也就是利用反物質的湮滅實現推進。1928年英國物理學家保羅·狄拉克首先從理論上提出了存在反物質的假説，認為存在和構成普通物質的基本粒子品質相等但電荷相反的基本粒子，並有由這樣的基本粒子構成的反物質。僅僅4年後，這個假説就得到驗證。

　　物理學原理已經闡明，當普通物質與反物質相遇時，將會彼此湮滅，正反物質的品質將全部轉化為能量，按照愛因斯坦的質能公式E=mc2釋放巨大的能量。就目前所知道的所有物理反應而言，這是效率最高的，這種湮滅釋放的能量巨大，是氫氧化學反應的100億倍、太陽核心熱核反應的300倍。一片阿司匹林那麼大的反物質同物質湮滅産生的能量足以讓一艘飛船巡弋數百光年。據科學家測算，以反物質為動力，飛行器在宇宙空間中可以光速的70%飛行。而且，反物質發動機的好處是反物質的湮滅可以自發産生，不需要像核發動機中的核反應那樣需要許多條件，所以就不需要很大的反應堆，從而減輕飛船的重量。

　　今天，粒子物理學家們已經實現了對反物質的少量製造和儲存，但要想製造出有實用意義的大量反物質粒子仍然需要等待下一代新型設備和技術的問世，而將其轉變為實際的飛船推進技術，也將是對人類工程學技術的極大考驗。另外，如此驚人的速度可能也會對人體産生新的威脅。

　　微流星體和氫原子的威脅

　　當飛船以數億公里/小時的驚人速度飛行時，太空中的任何微粒，從漫無目的遊蕩的氫氣原子到微流星體，都將變成可能會給飛船帶來致命危險的“子彈”。

　　2012年，亞瑟·愛德斯坦和父親、美國約翰霍普金斯大學醫學院教授威廉·愛德斯坦共同發表了一篇論文，探究了太空中的氫原子對高速飛船可能構成的威脅——宇宙中的氫原子可能會變成為強烈的輻射。

　　他們解釋道，當與高速運作的飛船接觸時，氫原子會粉碎成許多亞原子粒子。這些亞原子粒子可能會穿透飛船，對宇航員和設備造成輻射傷害。當飛船的速度達到光速的95%左右時，這樣的輻射暴露將是致命的。另外，高速飛行的飛船本身也會變得越來越熱，最終溫度高到足以將我們現在能想像到的任何材料融化；與此同時，宇航員體內的水分也會沸騰，這些都會是極為棘手的問題。

　　在2012年的這篇論文中，愛德斯坦父子提出，或許可以使用強大的磁場保護罩來保護飛船免受氫原子雨的襲擊。但即便採用了磁場保護罩技術，飛船的飛行速度仍然不能超過光速的一半，否則，宇航員會面臨失去生命的問題。

　　推進物理學家馬克·米爾斯曾經擔任“突破性物理學推進技術方案”的主管，他提醒道，愛德斯坦父子提到的這種高速風險目前還只是杞人憂天。他説：“根據現有物理學水準，達到光速的10%就已經很難，更不用説超過光速的50%了，這簡直是難於上青天。這就好比，在我們沒辦法下水之前，根本不必擔心被溺斃的問題。”

　　除了氫氣原子之外，小型太空岩石——微流星體也會是一種威脅。這些細小的太空岩石顆粒的運動速度可以高達30萬公里/小時。為了保護飛船和內部的乘員，“獵戶座”飛船安裝了厚度從18釐米到30釐米不等的保護性外殼以及其他的保護性設備。布瑞説：“為了保護飛船，我們必須考慮太空微流星體所有可能來襲的角度，從而做好相應的防禦措施。”

　　實際上，對於未來的深空探索任務來説，隨著人類的飛行速度與日俱增，這些太空微流星體並非唯一的障礙。比如，在執行火星飛行任務時，還有其他一些實際問題必須引起重視，包括宇航員的食物供給、長期暴露在宇宙射線環境下可能引發的癌症風險等。儘管在短期太空飛行中，這些問題可以基本忽略，但在長期飛行中，我們就不能視而不見了。

　　星際航行能否超越光速？

　　那麼，未來我們能以超光速在宇宙間遨遊，體會那種大鵬一日同風起，扶搖直上九萬里的酣暢淋漓嗎？

　　儘管超光速目前還只是人們的一個幻想，但並非是天馬行空毫無道理的想像。其中一種名為“曲率驅動”的黑科技就給人類帶來希望，這種技術最早出現在美劇《星際迷航（Star Trek）》中，最初只是一個不切實際的幻想，但1994年，理論物理學家米給爾·阿庫別瑞提出了以他本人的名字為名的“阿庫別瑞引擎”，使超光速航行變得可能。

　　阿庫別瑞提出，理論上，宇宙飛船裝上這種能令前方空間收縮、令後方空間膨脹的曲速引擎後，能創造出一種“曲速氣泡”，令空間扭曲，從而實現跨星際旅行。因為移動由曲速氣泡帶動，身處其中的宇宙飛船實際上並沒有做出超越光速的移動，故不會違背廣義相對論“萬事萬物都不能超越光速”的理論，而且，也不會出現時間變慢等相對論效應。戴維斯表示：“如果説傳統的飛行方式就像在水中游泳，那麼，阿庫別瑞驅動就像是沖浪板帶著你在浪尖上沖浪一樣。”

　　2012年，NASA的物理學家哈羅德·懷特公佈了一個堪稱驚天動地的消息：他所領導的研究團隊正在研製這種超光速引擎。懷特表示，一旦曲速宇宙飛船真正面世，只需兩周便能到達距離太陽最近的恒星系南門二，南門二距離太陽約4.37光年遠。

　　但切莫高興得太早，實現這項技術面臨著幾個問題。首先，它將需要一種特殊的物質，其擁有負品質，可以讓時空壓縮或膨脹。戴維斯表示：“物理學原理並不禁止負品質，但目前我們還尚未發現這樣的材料。”另外一個問題是，2012年，澳大利亞雪梨大學的研究人員發表文章指出，在進行這樣的飛行時，“曲率氣泡”會不可避免地與宇宙中的其他物質相互作用，從而聚集大量的高能粒子，有些粒子會“偷偷潛入”氣泡內並對飛船産生致命輻射。

　　如此看來，因為生物學上與生俱來的脆弱性，我們是否會被永遠地困在亞光速水準上？這個問題的答案將不僅關乎能否創造新的飛行速度紀錄，也關乎人類這一物種能否進行星際旅行。

　　但米爾斯仍對超光速飛行滿懷希望，他認為，隨著人類研製出越來越先進的抗加速度服以及微流星體防護技術，人類將能以前所未有的令人驚駭的速度，在浩渺的宇宙間遨遊。他説：“如果未來的物理學發現這種技術是可能的，那麼，這種技術能讓我們以前所未有的速度飛行，也將讓我們研製出新的、令人難以置信的保護措施。”