科学极客、星舰迷和动作片迷们现在已经有几天时间来消化《星际迷航》系列最新的作品了。PopSci 试图回答这部电影中最令人费解的一些问题（除了温诺娜·赖德为什么会在瓦肯星上）：我们能穿越黑洞进行时空旅行吗？我们能用所谓的“红色物质”来播种这些黑洞吗？传送呢——斯科蒂（或契诃夫）会永远把某人传送上去吗？
为了更好地理解这些看似不可能的概念，PopSci 采访了弦理论的联合创始人、教授、作家，当然还有《星际迷航》的粉丝 Michio Kaku。Kaku 最新的畅销书《物理学的不可能》中有专门的章节探讨《星际迷航》的传说，如相位枪、力场和时空旅行。同名电视节目将于今年秋季在科学频道首播。
Kaku 认为，科幻小说常常具有预见性。他相信科学家们有一天可能会制造出由纳米电池或纳米电容器供电的激光枪（或相位枪）。而且他也不排除曲速旅行的可能性。
这真的不是牵强附会；历史上曾有许多虚构作品启发了真实的发明。例如，儒勒·凡尔纳的《海底两万里》启发了美国人西蒙·莱克发明了潜水艇。在 H.G. 威尔斯 1914 年的书《世界解放》中，一位科学家于 1933 年揭开了原子弹的秘密。匈牙利物理学家利奥·西拉德在 1932 年读了这本书，并将这一发现作为自己的目标。1933 年，他弄清楚了链式反应的过程。当美国制造出第一艘可重复使用的宇宙飞船时，我们将原型命名为“企业号”。
前方有剧透，请注意。
PopSci：我们来谈谈您书里提到的一些剧中常见的概念，比如传送。电影中有一个场景，柯克和苏鲁在没有降落伞的情况下坠落，他们必须被传送走；契诃夫决定必须手动操作。与《下一代》中的“海森堡补偿器”不同，电影中没有提到海森堡不确定性原理（粒子的位置越精确，其动量就越不确定）。我知道传送原子已经取得了成功，但我们将来能传送人类吗？
Michio Kaku：嗯，量子传送已经存在了。在过去的 10 年里，我们已经传送了光子以及铯、铷和铽原子。世界纪录是 1800 英尺，横跨多瑙河。我怀疑很快我们就能传送分子。如果几十年后我们能够传送 DNA，甚至病毒，我一点也不会感到惊讶。但除此之外，事情就开始变得非常困难。你必须纠缠两个原子，它们必须以相同的振动频率振动，而在分子层面之上，这非常困难。但是，《星际迷航》发生在 23 世纪，所以也许到那时我们就能传送 100 万亿个细胞，这大约是人体细胞的数量。
在纠缠过程中，您要传送的初始物质是否会被销毁或以某种方式改变？一个人会发生什么？
你必须有一个碳基副本在那里等着你；你不能被传送到行星表面。并且原始信息的含量在您将信息传输到另一个地方时会被销毁。您正在销毁原始信息以在其他地方重建它。那么，您就开始问这个问题，那里的副本是谁？所有的原子和细胞都被摧毁了；你就死了。但有人在那里出现，他与您原子上的原子、细胞上的细胞都完全相同。那么这就引出了问题，你到底是谁？是你自己和你的所有神经元，还是仅仅是可以通过房间传输的信息？有没有灵魂？这就引出了一系列问题。
电影频繁使用黑洞。未来的斯波克，或者老斯波克，在未能挽救一个星球免遭超新星爆炸后，穿越了一个黑洞，最终回到了 130 年前。事件改变了我们所知的“企业号”船员的历史进程（这对续集很有用）。但根据我的物理学理解，一个人不可能穿过黑洞然后毫发无损地出来，至少不应该是一块完整的？
对，也不对。这个问题存在争议。如果你有一个旋转的黑洞——我们看到的太空中的所有黑洞都在高速旋转——那么数学上说它们会坍缩成一个环，而不是一个点。如果你穿过这个环，你就会进入一个平行宇宙。这个解决方案是罗伊·科尔在 1963 年首次提出的，它对旋转黑洞的描述是最现实的。这会引出很多问题。如果你能穿过这个环，那么谁知道另一个宇宙在哪里？它可能在过去，也可能是一个平行宇宙。但存在辐射问题。辐射会非常强烈。而且如果你加上辐射，物理学家们现在正在争论，它是否会关闭虫洞，它是否稳定？数学上说旋转黑洞的中心有一个虫洞。要保持洞的开放以便你可以穿过它，你需要负物质来稳定黑洞。这些被称为可穿越虫洞；你可以来回自由穿梭，影响不大。
负物质是指反物质，还是其他什么？
负物质意味着负质量。它向上漂浮，而不是向下坠落。在《星际迷航》中，他们称之为“二锂晶体”，可以打开时空之门。我们物理学家不称它们为二锂晶体；我们称它们为负物质。但没有人见过负物质。
电影中关于黑洞的另一个问题是——角色们使用“红色物质”制造了一个黑洞。从理论上讲，有没有可能“播种”一个黑洞，从零开始制造一个？
嗯，任何东西都可以变成黑洞，只要你把它挤压得足够紧。如果你把我们的太阳挤压到两英里大小，它就会变成一个黑洞。太阳不可能被挤压到两英里大小，所以这不可能发生。地球必须被挤压到两厘米才能坍缩成一个黑洞。所以任何物体都可以变成黑洞；你只需要把它挤压到足够小的尺寸。但我们所知的唯一机制是引力。
电影中，罗慕兰人将红色物质放入瓦肯星的核心，制造了一个奇点，从而形成了一个黑洞；整个星球的质量都变成了黑洞。这让我想到了大型强子对撞机，以及去年夏天人们对迷你黑洞吞噬地球的担忧。
哦，宇宙射线提供的能量比大型强子对撞机还要大。与宇宙射线巨大的能量相比，它就是一个弹弓。地球数十亿年来一直沐浴在宇宙射线中，其能量远超 LHC 产生的任何能量。我认为 LHC 不会产生任何东西，任何迷你黑洞。就本性质而言，它是微不足道的。
当瓦肯星在黑洞中自我毁灭时，斯波克从一个看起来和地球到月球一样远的距离观看。那个观看距离安全吗？
如果你在事件视界之外并围绕黑洞运行，你就完全安全了。很多人一直问我，如果银河系中间有一个黑洞，为什么我们没有被吸进去？答案很简单——我们围绕它运行。我们在事件视界之外，所以只要你离事件视界足够远，它就是非常稳定的。
如果你进入一个黑洞，然后通过一个某种程度上被稳定的虫洞，你难道不会因为潮汐力而被“意大利面化”吗？
大的黑洞的潮汐力非常小。黑洞越大，潮汐力越小。如果是一个大黑洞，潮汐力就越小，这似乎违背常识，但数学方程是这样显示的；黑洞越大，潮汐力越小。小黑洞才是危险的，因为引力场非常强烈，当你飞过其中一个时，你会被撕裂。
我们都知道“企业号”以曲速行驶。有可能以“曲速 4 级”旅行吗？
我们物理学家以前嘲笑《星际迷航》的曲速等级。现在我们不再嘲笑了。大约 10 年前，一位名叫米格尔·阿库别瑞的墨西哥相对论物理学家在看《星际迷航》时，得出了爱因斯坦 [广义相对论] 方程的一个新解。漏洞在于负物质——爱因斯坦从未考虑过它。阿库别瑞得到了一个看起来与曲速引擎非常相似的解。关键是，你不是去星星那里，而是星星来到你这里。每个人都认为你必须去星星那里，这意味着你必须打破光速屏障并违反物理定律。但是你可以像手风琴一样压缩空间——压缩你和星星之间的空间。就像空间中的一个褶皱。当然，对此有一些异议。例如，我们没有负物质。但原则上，如果你有一个由负物质制成的陨石，那么这可能是可能的。爱因斯坦从未说过任何东西不能超过光速。空空间可以比光速收缩或膨胀。这就是大爆炸。是空的空间膨胀了。它看起来非常像电影中对曲速引擎的描绘——你会看到星光扭曲，星星会很快向你驶来，但你内部感觉不到任何东西。
武器呢？我们能制造出足够小的射线枪或相位枪放入太空枪套吗？
我们已经有了由核电站驱动的射线枪，也就是非常强大的激光。但在火拼中，你不想在肩膀上放一个核电站。喷气背包和射线枪的问题总是出在便携式电源组上。嗯，有人说，我们可以用电池。不行——这样的电池不存在。这就是为什么喷气背包只能持续几分钟。这就是为什么电影中很多东西现在是不可能的。通过纳米技术，我相信我们将能够制造出强大的电池。就像汽油一样。按重量计算，汽油的能量比电池大。为什么？汽油是浓缩的阳光。它是从恐龙时代浓缩的阳光，并且是以分子水平浓缩的。在电池中，它是流动的。你不是在分子尺度上储存能量。但没有理由我们不能制造出纳米电池。以电容器为例，它只不过是两块平行板，用于储存电荷。你可以在一个电容器中储存大量的电荷。将来我们也许能够制造出纳米板并在上面储存大量的能量。也许到那时，激光枪才可能实现。
您认为《星际迷航》会像儒勒·凡尔纳和 H.G. 威尔斯一样，激励人们去解决这些问题吗？
这些是技术问题。我估计到 23 世纪，他们将解决其中许多问题。没有物理定律阻止电影中大多数事物成为现实。这只是一个工程问题。
我们物理学家不愿意承认，但我们中的一些人是科幻迷。我们不愿意承认，因为它听起来不够庄重。但我们中的许多人小时候就是因为科幻才对科学产生兴趣的。我小时候看《闪电侠》。我最终意识到，我没有强壮的肌肉，也没有长发，但正是科学家们让整个系列得以实现。这让我着迷。一个人仅仅通过思考就能创造出星舰和天空之城。
所以，这些技术是（今天的）不可能，但也许在未来是可能的。
