瞬移能實(shí)現(xiàn)嗎？

可以把身體變透明隱藏起來嗎？

人類能在火星上生活嗎？

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這些只在電影里出現(xiàn)的黑科技，真的能走進(jìn)現(xiàn)實(shí)嗎？“科幻小說之父”、法國作家儒勒·凡爾納曾說：“但凡人能想象之事，必有人能將其實(shí)現(xiàn)。”所以這些曾只存在于科幻大片里的狂想，也許就會(huì)出現(xiàn)在不遠(yuǎn)的明天。

下面，小科將重點(diǎn)介紹一些在科幻小說中所出現(xiàn)的、接近于幻想或未來有望實(shí)現(xiàn)的技術(shù)。

“瞬移”有可能實(shí)現(xiàn)嗎？

像《星際迷航》（1966年）和《星球大戰(zhàn)》（1977年）那樣乘坐宇宙飛船在浩瀚星系中自由飛翔令人著迷。要想像電影那樣自由穿梭于宇宙空間，需要有能比光速（每秒約30萬千米）更快的移動(dòng)技術(shù)。然而，根據(jù)解釋時(shí)空性質(zhì)的理論“相對論”，任何物體的運(yùn)動(dòng)速度都不可能超過自然界的最高速度光速。也就是說，從原理上來說，宇宙飛船不可能超光速移動(dòng)。

·控制時(shí)空，讓宇宙飛船瞬移

因此，在很多宇宙題材的科幻小說中，并不是讓宇宙飛船本身加速到超光速，而是通過用某種方法控制時(shí)空而讓宇宙飛船“瞬移”到其他空間。

其中，最為“現(xiàn)實(shí)”的方法是“蟲洞”。蟲洞是相對論預(yù)言的、連接遙遠(yuǎn)兩點(diǎn)的時(shí)空結(jié)構(gòu)。通過蟲洞后，可以瞬間穿越到幾光年遠(yuǎn)的地方。

《超時(shí)空接觸》是一部描寫蟲洞的科幻作品。采用怎樣的科學(xué)可行的方法去尋找宇宙另一端的智慧生命？對此，原著作者卡爾·薩根進(jìn)行了認(rèn)真思考并咨詢了美國物理學(xué)家基普·索恩博士（2017年獲諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)），其提出的方案就是蟲洞。

在索恩博士擔(dān)任監(jiān)制之一的科幻電影《星際穿越》（2014年）中也出現(xiàn)了蟲洞。這部電影講述了人類因地球環(huán)境惡化而陷入滅絕危機(jī)，尋找適合移居的其他行星建立新家園的故事。故事里，主人公庫珀等人利用某種智慧生命在土星附近所建造的蟲洞，前往有居住可能性的行星。

通過時(shí)空的“蟲蛀洞”來瞬間移動(dòng)

圖片描繪了用2維平面表現(xiàn)空間時(shí)的蟲洞?？臻g呈沙漏形彎曲的部分是蟲洞。電影《星際穿越》中有利用紙和筆解釋蟲洞的場景。在紙上選兩個(gè)點(diǎn)，把紙對折讓這兩個(gè)點(diǎn)重合，用筆把重合的兩點(diǎn)戳穿。用筆戳穿的部分就相當(dāng)于連接兩個(gè)不同時(shí)空的蟲洞。

·具有負(fù)質(zhì)量的“奇異物質(zhì)”不可或缺

廣義相對論基本方程的解中可以出現(xiàn)蟲洞，但科學(xué)家并不知道宇宙中是否實(shí)際存在蟲洞。要想讓蟲洞穩(wěn)定存在，必須在時(shí)空中注入擁有“負(fù)質(zhì)量”、受引力場排斥等神奇性質(zhì)的“奇異物質(zhì)”。相關(guān)研究者認(rèn)為，具有負(fù)質(zhì)量的狀態(tài)在極小區(qū)域內(nèi)瞬間存在，但能否將這種狀態(tài)作為奇異物質(zhì)提取出來，而且是否有可能收集到蟲洞保持穩(wěn)定所需的數(shù)量？這些全然不知。

也有人提出了不使用蟲洞瞬移的方法，墨西哥物理學(xué)家米給爾·阿庫別瑞提出了“阿庫別瑞引擎”。雖然我們不知道是否真的能實(shí)現(xiàn)瞬移，但科學(xué)上并沒有證明它是不可能的。

阿庫別瑞引擎（圖片源自網(wǎng)絡(luò)）

阿庫別瑞引擎是用特殊的“曲速泡”包裹宇宙飛船的方法。曲速泡的前方具有使空間收縮的性質(zhì)，后方具有使空間膨脹的性質(zhì)，因此曲速泡會(huì)整體向前移動(dòng)。而且，從這個(gè)曲速泡外面來看，即使曲速泡以超光速前進(jìn)，與相對論也不矛盾。不過，要想實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，可能需要具有負(fù)質(zhì)量的奇異物質(zhì)。

可以把身體變透明隱藏起來嗎？

廣受歡迎的漫畫《攻殼機(jī)動(dòng)隊(duì)》（1989年）描繪人類和機(jī)器融為一體的未來社會(huì)，里面出現(xiàn)了叫作“光學(xué)迷彩”的隱身技術(shù)。東京大學(xué)的稻見昌彥教授在1999年成功開發(fā)出了類似的光學(xué)迷彩，受到了極大關(guān)注。

《攻殼機(jī)動(dòng)隊(duì)》士郎正宗 著

這本科幻漫畫描繪了在連接大腦和網(wǎng)絡(luò)的“電子腦”以及把身體改造成機(jī)器人的“義體化”日益發(fā)展的世界里，為了打擊日益嚴(yán)重的犯罪而成立的“公安9課”，亦稱“攻殼機(jī)動(dòng)隊(duì)”的故事。這部漫畫因預(yù)言了許多現(xiàn)代尖端技術(shù)而受到廣泛好評。在劇院版動(dòng)畫《攻殼機(jī)動(dòng)隊(duì)》（Ghost in the Shell，1995）中，身穿熱光學(xué)迷彩服而隱身的草薙素子奇襲藏身高樓之中的敵人的開場場景非常有名。

·在身體上映射出周圍的風(fēng)景

《攻殼機(jī)動(dòng)隊(duì)》描繪了身穿光學(xué)迷彩服而隱身的主人公草薙素子巧妙避開敵人、執(zhí)行任務(wù)的場景。但從嚴(yán)格意義上來說，光學(xué)迷彩這一技術(shù)并不是使自己的身體變透明，而是通過將周圍的景色映射在自己身體上而與環(huán)境融為一體，使對方意識(shí)不到自己的存在，也可以說是模擬周圍環(huán)境的“擬態(tài)”技術(shù)。

稻見教授利用一種叫作“逆反射材料”的特殊材料成功實(shí)現(xiàn)了這一技術(shù)。通常情況下，用投影儀將風(fēng)景投射到人體上時(shí)，會(huì)因光線漫反射而導(dǎo)致影像扭曲失真。而且，如果周圍太亮的話，影像也會(huì)不清晰。但逆反射材料具有向光入射的同一方向反射的性質(zhì)，因此，投影儀投射的光不會(huì)漫反射，而是直接返回觀看影像的人一側(cè)。因此，穿上用逆反射材料制成的斗篷，即使在明亮的環(huán)境中也能清晰地映射出背后的景色。

目前，大家正在積極探討如何應(yīng)用稻見教授開發(fā)的光學(xué)迷彩技術(shù)。例如，將汽車內(nèi)部隱形，可看到外部景色的“隱形駕駛室”。具體來說，就是使用逆反射材料做汽車內(nèi)飾，通過將外部景色投影到內(nèi)飾上，從而使得車內(nèi)看上去是透明的。倒車時(shí)，通過將后排座椅隱形，可以更方便地停車。

稻見教授表示，例如將天空景色投影在車內(nèi)的話，就能體驗(yàn)到汽車宛如在空中行駛的感覺。隱形駕駛室非常適合自動(dòng)駕駛，今后隨著自動(dòng)駕駛越發(fā)普及，這項(xiàng)技術(shù)或許也將得到廣泛應(yīng)用。

·控制光的折射來隱形

除了光學(xué)迷彩，其他方式的隱形研究也在如火如荼地進(jìn)行。例如，通過化學(xué)上改變生物組織的折射率而使小鼠尸體看上去透明的技術(shù)等。

東京大學(xué)的上田泰己教授于2014年成功開發(fā)出可將動(dòng)物臟器或全身變成透明的“CUBIC試劑”。這種試劑可以去除色素、脂質(zhì)等導(dǎo)致光線散射的物質(zhì)。這樣一來，光線就會(huì)直線前進(jìn)，全身看上去是透明的。上圖展示了利用CUBIC試劑將小鼠全身變成透明的情景。

此外，還有利用自然界中不存在的、具有“負(fù)折射率”的“超材料”這種特殊物質(zhì)，通過使光線繞過對象物體而實(shí)現(xiàn)“隱形”的技術(shù)。今后，不僅光學(xué)迷彩，隱形斗篷也有可能變成現(xiàn)實(shí)。下面將展示三個(gè)使身體隱形的案例。

·經(jīng)典科幻小說《隱形人》的技術(shù)變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)

英國科幻作家赫伯特·喬治·威爾斯（1866~1946）的小說《隱形人》（1897年）是描繪隱形技術(shù)的科幻小說鼻祖。主人公格里芬博士通過化學(xué)上改變自己的皮膚、臟器、血液等全部身體組織，使其不反射光而成功將自己變成了隱形人。

·利用光學(xué)迷彩使身體看上去透明的稻見教授

圖片是身穿光學(xué)迷彩服的稻見教授。其原理是，拍攝被稻見教授擋住的看不見的背后景色（樓梯扶手等），通過投影儀立體投射到稻見教授身體上，就能看到其背后的景色。稻見教授說，他剛進(jìn)入大學(xué)研究室時(shí)，收到了《攻殼機(jī)動(dòng)隊(duì)》這本漫畫，“當(dāng)時(shí)要是沒有讀過這本漫畫的話，根本無法跟上研究室的討論節(jié)奏，攻殼機(jī)動(dòng)隊(duì)就像一本教科書”。

·用超材料做成隱身斗篷

“超材料”是具有自然界所沒有的特性的人造物質(zhì)。通過在物質(zhì)中嵌入比光的波長（可見光為380~780納米）更小的微結(jié)構(gòu)，就能自由控制物質(zhì)的光學(xué)性質(zhì)，例如，將光折射到普通物質(zhì)無法實(shí)現(xiàn)的方向。利用這種性質(zhì)，從理論上說可以制成科幻小說中所描繪的“隱形斗篷”。

下面描繪了用超材料制作“隱形斗篷”的原理。眾所周知，在河流中放一塊石頭，河水會(huì)繞過石頭，再回到原來的水流中。與此相同，用超材料覆蓋想要隱藏的物體時(shí)，從物體背后射過來的光會(huì)繞過物體行進(jìn)，這樣一來，我們的眼睛就只能看到物體的背景，因此，物體看上去好像從我們的視野中消失了。

人類能在火星上生活嗎？

《火星救援》（2015年）是一部講述載人火星探測的科幻電影。載人火星探測計(jì)劃“阿瑞斯3號(hào)”的宇航員正在火星上收集樣本時(shí)遭受了猛烈的沙塵暴襲擊，來不及逃脫的主人公馬克·沃特尼被迫留在火星上，而4年后才會(huì)執(zhí)行下一次火星任務(wù)。在與地球中斷通信、沒有足夠食物和水的絕望狀況下，沃特尼面臨著在火星上的終極生存挑戰(zhàn)。

·啟動(dòng)模擬火星的生存實(shí)驗(yàn)

電影中，身為植物學(xué)家、機(jī)械工程專家的沃特尼依靠科學(xué)之力解決了很多問題，比如，栽培土豆、凈化水、恢復(fù)與地球的通信等。其中的許多場景都是基于美國航天局（NASA）正在實(shí)際研究的技術(shù)而進(jìn)行的現(xiàn)實(shí)性描述。實(shí)際上，NASA一直在開展移居火星模擬實(shí)驗(yàn)，之前還實(shí)施了長達(dá)一年多的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目“CHAPEA”（2023年6月~2024年7月）。

在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中，4名科學(xué)家被隔離在與火星環(huán)境相似的實(shí)驗(yàn)設(shè)施（火星沙丘阿爾法）中，并進(jìn)行了蔬菜栽培、太空行走、機(jī)器操作等各種在火星上可能發(fā)生的活動(dòng)。3D打印的160平方米的居住空間中，設(shè)有宇航員生活的寢室、廚房、休息室、工作區(qū)域等，外面還再現(xiàn)了像火星一樣到處都是紅土的空間。2025年秋季已開展第二期實(shí)驗(yàn)。

火星基地的想象圖

這是NASA制作的火星居住基地的想象圖。中間是宇航員，右側(cè)是宇航員居住的地方，左側(cè)是火星探測車。

·移居火星還存在許多挑戰(zhàn)

美國太空探索技術(shù)公司“SpaceX”正在研發(fā)大型宇宙飛船“星艦”，旨在2050年前實(shí)現(xiàn)100萬人移居火星的雄偉計(jì)劃。但是，要讓如此多的地球人移居火星，還面臨許多挑戰(zhàn)。

例如，火星上非常寒冷，平均氣溫零下65攝氏度，氣壓也只有地球的大約140分之1，而且火星表面沒有氧氣和液態(tài)水，并不適合人類居住。因此，要想實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的火星移民，將火星改造成與地球相似環(huán)境的“地球化”技術(shù)不可或缺。

美國科幻作家金·斯坦利·羅賓遜的小說《紅火星》（1992年）是描繪火星“地球化”改造的科幻小說之一。小說中描繪了火星“地球化”改造的具體方法，例如將巨型衛(wèi)星反射鏡發(fā)送到火星軌道上，使陽光反射到星球表面從而提高火星溫度等。另外，小說還描述了移居火星所帶來的倫理性和政治性主題，比如，為了人類自身的方便而改變火星環(huán)境所引發(fā)的強(qiáng)烈抗議。

真實(shí)描述移居火星問題的經(jīng)典名著《紅火星》是美國科幻作家金·斯坦利·羅賓遜創(chuàng)作的《火星三部曲》的第一部，描繪了2026年到達(dá)火星的100位科學(xué)家在火星上進(jìn)行環(huán)境調(diào)查以及為了實(shí)現(xiàn)“地球化”改造所付出的努力。這部小說不僅討論了技術(shù)上的課題，還將通過“地球化”來改造火星環(huán)境、移居地的權(quán)力斗爭、新社會(huì)秩序的構(gòu)建等倫理性和政治性問題設(shè)為了重要主題。

用火星土壤栽培作物

這是主人公沃特尼在火星上栽培土豆的著名場景，描繪了利用火星土壤、以排泄物等為肥料來進(jìn)行栽培的故事。NASA也正在開展利用月球和火星土壤種植作物的研究，并于2022年宣布，在模擬火星的環(huán)境中成功栽培出了西紅柿。

哪些科幻已經(jīng)成真？

哪些正在突破臨界點(diǎn)？

哪些在理論上完全可行？

哪些離我們還有多遠(yuǎn)？

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本文摘編自雜志2026年第4期，文章內(nèi)容略有刪改。

實(shí)習(xí)編輯 | 扶佳燕