反重力技术并非悬浮那么简单，有了它，人类就能一举进入星际时代

jokerID29 · 昨天 22:35

如果真的存在一种能够摆脱地心引力束缚的技术，人类的未来会走向何方？如果反重力不只是让物体悬浮那么简单，而是可以从根本上操纵时空本身，星际航行是否就此近在咫尺？
鲜为人知的是，早在1971年，就有人发明了一部宣称能够人为产生重力场的装置，名为"动力质量场产生器"（kinemassic field generator），并且成功申请到了美国专利，专利号为第3626605号。
若此装置真能奏效，人类似乎再也不必大费周章地研制火箭，只需让星舰依靠人工重力场直接升空即可。然而依照目前人类的科技水平，显然还无法真正制造出人工重力。
那么，人为产生重力这件事，是否真的完全没有可能实现？

重力看不到也摸不着，但我们却时时刻刻都在感受着它的作用。如果没有重力，这个世界将很快分崩离析；然而重力也把我们牢牢地束缚在地面上，让我们不能自由自在地在天空中飞翔。
正因如此，人类才格外渴望有一种反重力技术，能够帮助自己彻底摆脱重力的桎梏。在科幻小说、动漫或电子游戏当中，操纵或抵抗重力都是常见的题材。
在古老的神话故事里，人类早已梦想着腾云驾雾，或是打造翅膀飞上青天。现代的飞机与火箭固然满足了人类的飞行梦想，但它们的原理，都是通过产生新的推力来抵消重力的束缚。
因此，从根本上阻绝重力、甚至创造出反重力的尝试，在历史上只能说是方兴未艾。

科幻小说家赫伯特·乔治·威尔斯（Herbert George Wells）在1901年出版的《The First Men in the Moon》中，就描写了一种反重力物质，这种物质只要包覆在主角所乘坐的球体周围，便能让主角脱离重力束缚，成功抵达月球。
姑且不论这些梦想是否能够成真，究竟重力是什么？它又是怎么产生的呢？
值得一提的是，如果说反重力技术只是指让物体在空中悬浮的能力，那么人类其实早已做到——直升机可以悬停，磁悬浮列车可以离地飞驰。但这些技术的本质，都是利用其它的力来对抗重力：直升机依靠的是空气升力，磁悬浮依靠的是电磁力。
它们只是在与重力"较劲"，而并非真正地"取消"重力，因此严格来说，都称不上是反重力技术。

中学时代，人们都学过牛顿的万有引力定律：两个物体之间存在一股吸引力，大小正比于两者质量的乘积，反比于两者质心距离的平方，G则为比例常数，俗称万有引力常数。
但众所周知，黑洞产生的重力连光都能捕获，可是光本身并没有静止质量，依照牛顿的公式，光又怎么可能会受到重力吸引呢？此时，那位科学巨人再次登场，他就是爱因斯坦。
1915年广义相对论诞生之后，人类看待重力的方式，出现了一个截然不同的全新观点。爱因斯坦认为，具有质量和能量的物体会对时空产生影响，造成时空扭曲，就如同放在蹦床上的铅球让床面下陷一般。

而附近的另一物体，则会因为感受到时空的凹陷而被吸引过去。在广义相对论对重力的诠释之下，光在时空中行进，就好比行驶在地面上的汽车，难免会受到路面坑洞或斜坡的影响，因而产生路径的变化，变化的程度则取决于重力场的强弱。
于是，当光线通过大质量星体附近时，就会像通过透镜一样，发生明显的路径弯曲，这种现象被称为"重力透镜效应"。而当星体的重力场强大到某种程度，周遭的时空结构扭曲到极致时，光就再也离不开了——这就是黑洞。
事实上，广义相对论一开始之所以能被学术圈认可，重要原因之一是英国科学家爱丁顿爵士率领的团队趁日全食所观测到的证据。他发现星光在太阳附近的偏折，与广义相对论的预言完全一致。

这一发现让全球报纸竞相报道，也让爱因斯坦声名大噪。尽管后来人们发现爱丁顿当时的数据存在一些问题，但在水星近日点进动这一现象上，广义相对论确实给出了比牛顿万有引力定律更为精确的描述。
让我们再回想一下自身的经验：当搭乘电梯，而电梯开始往上升的时候，冥冥中似乎有一股力量把你往下拉，身体仿佛变重了。换言之，电梯上升的加速度会让人觉得像是多了一股向下的重力。
加速度可以产生类似重力的效果，这件事情正是广义相对论中的"等效原理"（equivalence principle）。它意味着，在小范围下，位于重力场内的观测者所感受到的物理效应，与处于均匀加速运动的无重力环境时所看到的物理效应，没什么两样。

这一原理后来也被无数次的实验所证明是正确的，在那之后，广义相对论中许多令人惊奇、违反日常生活经验的预测都一一被证实为真，同时它也为人类带来了对重力的全新观点。
如今，广义相对论已经成为所有科学家理解重力、研究宇宙的基石。从宇宙的起源和演化，到黑洞的样貌，无一不是依靠广义相对论作为理论基础。
在现实生活中，人们常用的GPS也纳入了广义相对论与狭义相对论的修正，才能实现精准定位。不过另一方面，它也仍有不足之处。
广义相对论最大的问题，就是并没有把量子效应考虑进去。直到今日，科学家仍在努力建构一套能够统合量子力学与广义相对论的理论，这便是量子重力理论，但距离成功似乎仍有一段距离。
也正因如此，当研究一些量子效应非常重要的情境时，例如宇宙诞生的极初期，或是黑洞中心那时空曲率无限大的奇异点，就会遇上麻烦——没有合适的理论去描述它们。
而这一点，正好也是电影《星际效应（Interstellar）》结尾最核心的问题：如果不解决，人类就没有未来。
顺着广义相对论的思路，一个更大胆的设想浮现出来：既然引力的本质是具有质量的物体所引发的时空弯曲，那么假如我们能让时空朝完全相反的方向弯曲呢？如此一来，就有可能制造出一种与引力完全相反的力，也就是所谓的"万有斥力"。
更进一步想象，如果人类真能将一个质量为1千克的物体与一个质量为-1千克的物体结合在一起，它们的总质量将会是零；而根据狭义相对论，质量为零的物体就能够以光速前进。星际航行的门槛，也许就藏在这样一个匪夷所思的等式背后。

关于是否存在反重力物质，只要根据等效原理来重新想象一下，把实验环境挪到垂直方向加速飞行的太空船中，就能看出：所有在船舱内悬空的物质，都会被向上冲的地板撞到，绝不会离地板越来越远。因此，反重力物质这一类被重力排斥的物质，恐怕难以存在。
至今，人类也没有找到任何反重力物质存在的证据。至于人为产生重力场，依目前的科学知识，大概只能依靠加速度，或是像电影《星际效应》中那样，利用旋转太空站的方式来模拟重力的效果，否则要从根本上操纵重力，仍然是不可能的任务。
除非有朝一日，人类对重力有了更深层的理解，例如揭开量子重力的秘密，或许才有与重力讨价还价的余地。总而言之，广义相对论改变了人类对重力、时空与宇宙的根本理解，在现代宇宙学研究中更是不可或缺的工具。
但它并不完美，还需要与量子力学进行整合。在黑洞内部，相对论与量子力学如何发生碰撞，宇宙的秘密究竟是什么，这些问题仍等待着人类前去探寻。
从悬浮到操纵时空，从借力对抗到彻底解构引力本身，反重力技术承载的是人类跨越星辰大海的野心。距离那一天或许仍然遥远，但每一次对重力更深一层的理解，都是向星际时代迈出的坚实一步。
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