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用理性分析科幻——论“超空间”

2009-3-17 22:40| 发布者: 南方战士| 查看: 3379| 评论: 0|原作者: 南方战士


对《星球大战》电影、小说、游戏和漫画中超光速旅行特征的现象学考察。对现实世界超光速物理学推论的解释和综述。

[介绍]本文力图对“《星球大战》的宇宙”中所有和超空间有关的现象作一个综述。我用现象学的方法概括了在电影以及更多非正规资料里所观察到的超空间特征。我把这些凭经验得出的事实以及它们的物理学意义融合进了这篇涉及现实世界超光速理论物理学某些方面的综述中。《快子、磁单极子以及相关问题》中对狭义相对论的扩展是本文相当重要的理论基础。读者千万别把我的结论运用到《星球大战》的故事之外。你现在所读到的,是对大多数著名科幻故事系列中一个重要方面的最合理解释。它并不是一篇有关现实物理学的综合论文或权威论文。

一、超光速物理学

  宇宙的对称性要求有一种速率不因观察者视点的不同而改变。电磁学的定律之一就是光在真空中仅仅以一个恒定的速度传播,这个速度就是“光速”。光速的数值通常以字母“c”表示。(其值大约为2.998×10^8米/秒。)不管一个人相对别的观察者以多快的速度移动,一束光对这两个观察者而言总是以光速在运动。从这个基本事实就能推出时间膨胀和其它一切与狭义相对论有关的效应。
  光并不是唯一能按照光速传播的实体。引力也按照光速传播。所有按照光速传播的实体质量都必须是零,而且不能以任何其它速度传播。它们被统一称为“勒克桑”。
  对具有一定质量的粒子而言,其运动速度既能低于光速,也能高于光速。前者被称为“慢子”,后者被称为“快子”。(在现实世界,探测快子其实很困难,而且尚未成功过。宇宙中大部分物质相对地球而言似乎都是以亚光速运行的。)快子范畴的基本粒子和慢子范畴的是一样的,因为对观察者的视点而言,它们唯一的区别仅在于速率。快子的优势在于它能朝一个方向以超光速移动。然而,快子与慢子之间的交互在许多方面与我们所熟悉的慢子与慢子之间的交互很不一样。有些特殊的结论是很奇怪的,这在后文会讨论。
  为了在《星球大战》中进行超光速旅行,有必要把相对静止的银河系看成“实空间”,而对各个星系而言,任何属于快子范畴的物体都被认为处于一个叫“超空间”的环境内。


物体能量的相对变化取决于其对观察者而言的速率。在静止状态下,能量处于质能极小值。在光速状态下,能量变为无限。在超光速状态下,能量随着速率的增大而不断减小。(《快子、磁单极子以及相关问题》)


物体动量大小的相对变化取决于其对观察者而言的速率。静止时,物体动量为零。以光速运动时,物体动量变为无限。当物体在超空间中高速运动时,动量会无限趋近于物体的静止质量。(《快子、磁单极子以及相关问题》)

二、跳跃

1、运动学

  对普通的星际飞船而言,在跳入超空间之前必须有一个短暂而猛烈的加速过程以达到相对论速度,然后通过某些未知的装置跃过光速。与大多数人的理解不同,相对银河系背景而言的高速率其实与跳跃过程无关,因为如果选择适当的观察参照系,即使是最大的亚光速也能转换成任何其它亚光速(例如,完全静止)。尽管某一时刻的速率并不重要,但加速似乎是启动跳跃装置的一道机关、一个前提或一种副作用。
  与超光速推进系统相连的惯性阻尼装置必须保护飞船、它的乘员和设备免受加速效应的侵害,否则在达到更大的亚光速之前,整个系统都会被加速度压力摧毁。对惯性阻尼装置的任何误操作都会导致安全系统关闭飞船的超空间跳跃功能。据此推断,帝国间谍正是对惯性阻尼装置进行了修改,从而使“千年隼”的超光速推进器在飞离贝斯坪的时候失灵。如果系统设置正确,那机器人R2-D2将被前推,这个方向正好和跳跃加速产生的惯性力方向相反。然而,“千年隼”却在高速旋转以匹配合适的跳跃方向;未受阻挡的惯性(飞船加速度参照系中的“离心力”)有可能是R2-D2被后推的原因。这一切似乎都说明了惯性阻尼装置的精度下降和阻尼出错,并由此引发了它的失灵和其它正常设备的起火。对安全系统和抗惯性装制的任何小改动都能轻易杀死船上的每一个人。
  物体能以任何高于或低于光速的速度移动,但永远无法正好处于光速状态。一个亚光速物体的移动速度越快,维持或增大其加速度就越困难,因为高速度必然伴随着质量的相对增加。把物体正好加速到光障那一点将需要无限的能量输入。另一方面,一个超光速物体的减速也是非常困难的。把物体正好减到光障那一点也需要无限的能量。快子随着其能量的流失而越来越快。当一个物体在超空间达到无限速度的时候,其能量将为零。
  一艘星际飞船可以在高于或低于光速的状态下顺利运行,但却无法以常规的物理手段突破光速。然而,所有小于某亚原子尺寸的常规物理实体都无法精确定义,这样,我们或许可以推测,在《星球大战》中有某些超级技术得以应用于超光速推进器。突破光速的跳跃就利用了某种量子力学的效应,从而不经中间速度,直接从亚光速跳跃至超光速。就像外部观察者所看到的,跳跃在一个普朗克时间内完成,这一时间小到可以忽略不计。
  从某种意义上而言,跳跃进超空间类似于通过一个黑洞。从一个外部视点来看,落入黑洞的物体在穿过视界的时候变成了快子物质。在那个点上,物体是无法从黑洞外面的实空间被观察到的。这一相似之处以及跳跃尾涡中的空间扭曲都显示出超光速推进器的运行从本质山至少和引力有部分关系。

2、星线

  星线是从一艘正在进行超光速旅行的星际飞船中看到的效果。可能主要因为相对论效应和驾驶舱透明材料的光学特性,飞船前方的背景星域出现某种失真效果。星光看上去被拉长了,它们沿跳跃轨道向外或向内呈放射状。由于相对论多普勒效应,星光的颜色逐渐变蓝。至少从目前的观察判断,星线效果往往缺少任何旋转分量,但下文概述的尾涡旋转效应却有着旋转的特性。


在“千年隼”从塔图因到奥德兰的途中,在驾驶舱里可以看到蓝色的星线。

3、尾涡旋转

  进入或离开超空间的飞船一般能暂时造成局部的时空扭曲。附近合适的监测设备能探测到由此引发的引力波。沿轨道跳跃的飞船会导致背景星域旋转一、两秒。类似地,从飞船的驾驶舱里看,在重返实空间之前背景星域似乎也在旋转。这再现了重力透镜效应,只不过在这个扭曲的空间中,光线似乎远没有被扭曲或聚焦。光线通过一个旋转黑洞的附近时也会发生类似现象,黑洞强大的引力带动了周边空间也按照黑洞自转的方向旋转。一艘突破光障进入超空间的飞船似乎给它离开/进入点附近的空间施加了一个极大的角动量,但这一现象很快就被重力波消除。空间被扭曲了一秒的事实足以说明被扭曲的空间长度最起码达到3×10^5千米。
  尾涡旋转既可以是顺时针的,也可以是逆时针的。尾涡的手性对一艘飞船而言似乎并不是固定的,因为“千年隼”既进行过左手跳跃,也进行过右手跳跃。超光速推进器之所以能造成空间扭曲的原因依然值得探讨,但这一现象充分说明跳跃过程至少和人造引力技术有关。
  这里有必要提一下尾涡旋转对飞船周围其它物体可能产生的影响。如果超光速推进器在行星表面就启动,那空间扭曲有可能会给行星表面带来破坏作用,引发行星表面的地震,其地震范围则取决于跳跃时的能量。但是,正如“千年隼”多次从帝国战舰边上逃脱一样,接近跳跃点的较小物体不会受到空间扭曲的太大影响。当“复仇者号”星际驱逐舰在阿诺特星系跳跃进超空间的时候,它留下的太空垃圾似乎丝毫未受干扰。这说明这条碎片流可能正好位于尾涡的开始区域,尾涡旋转波及不到这里,就像风暴眼往往风平浪静一样。(如果尾涡旋转从物体的一边移动到另一边,那碎片就要被干扰了。)也许更强的跳跃尾涡波及面更广,但压力和旋转坡度将更小。(就尾涡的大小而言,一个行星级的物体将有可能受到更大的影响。)也有可能尾涡区域仅仅从跳跃点延伸到跳跃前的加速起点为止。


在“千年隼”的跳跃尾涡,星域看上去沿跳跃轨道旋转了。在其后的一、两秒内,空间扭曲了大约45度。

4、离开超空间

  当飞船在正确的航线上航行了一段时间后,导航计算机或类似设备会自动控制飞船离开超空间。出口与目的地的任何大型天体都没有直接的联系(因为飞船可以在空旷的星际空间任一点跳回实空间);出口与任何其它外部环境因素都无关。但是,如果传感器在足够的时间内探测到飞船正在进入一个引力井的边缘,那安全系统就会自动让飞船返回实空间。(“千年隼”抵达奥德兰废墟时的情形说明碎石场的引力还不足以及时关闭超光速推进器。)人性化的星际飞船导航系统和超光速推进器系统将在飞船接近出口时发出视听警告,这样乘员就能及时开启防护罩和亚光速引擎。
  重返实空间的过程看上去就是进入超空间的逆过程。超空间隧道被长短不一的星线所取代,它们逐渐变短直至变成实空间星域里的点点星光。飞船剧烈减速以匹配目的地参考系。目前还不清楚这个减速过程到底由普通的亚光速引擎来完成,还是由其它某些与超光速推进器相连的系统来完成。无论如何,减速失败将导致非常悲惨的后果:飞船继续以极高的亚光速航行,经受时间膨胀,并在很短的时间内与某些物体相撞,坠毁。重返实空间前后也会引发短时间的尾涡旋转,远处物体发出的光线在轨道附近发生扭曲,使飞船乘员感到旋转的幻觉。
  一艘飞船的突然出现和减速对其周围物体会产生很大的影响,这种影响也许会被当地人的安全传感器探测到。重返实空间由一股引力辐射脉冲和一股超光波脉冲来完成,但超光波究竟是什么还无法确定。还有一种被称为“克罗瑙辐射”(Cronau radiation)的闪光。在飞船重返实空间时,这种光从一个以飞船轨道为顶点的圆锥体底面发出,持续时间不到一秒。此圆锥体的尖锐度(其内角大小)取决于跳跃的特性。
  在超空间和实空间的转换过程中,乘员也许会听到一声巨响。这种“尾啸”是船体释放压力后的结果,因为飞船各部分的差别使转换过程并非仅仅在一瞬间完成。一台完好的超光速推进器应该让整艘飞船的不同部分同时完成转换。如果一台引起尾啸的故障超光速推进器没有得到及时的修理,那意味着当飞船有的部分已经完成转换时,有的部分却还没有完成,一旦这个时间差拉得过大,飞船最终将自毁。“千年隼”的尾啸很微弱,显然还没有严重到让索洛船长担心的地步。

三、瞬时效应

1、时间和速度

  目前还不清楚超光速推进器中的飞船乘员所经历的时间是否和外部银河系观察者所观察到的跳跃时间有关。银河帝国的直径超过12万光年,但帕尔帕廷政府仅存在了大约25年左右。如果一艘星际飞船以5000倍光速携带帕尔帕廷政权建立的消息从核心世界出发,那它只能在帕尔帕廷去世的那天抵达外环领土。然而,我们知道跨银河系旅行在一个成年人的青年时期就能完成(汉·索洛在29岁前就穿越过银河系),而且,银河帝国作为一个在政治、经济、文化上高度集中统一的实体也要求跨银河系旅行的时间最多不能超过几星期。按照这种传播速度,相对应的实空间超光速旅行只能以超过120万倍的光速进行。这个速度范围在一些参考小说(例如:《黑潮汹涌》第212页)中得到了证实。
  就像高亚光速下的旅行者一样,超空间往返者也要经受极大的时间膨胀效应。如果旅行的速度仅略微高于光速,那乘员在超空间将比在实空间经历更少的时间。但是,在远远高于光速的速率下,时间膨胀的优点将变成缺点,乘员所经历的时间将比实空间的时间慢许多。即使在外部银河系看来,旅行的时间很短,对乘员来说,这段时间也很长。这类效应是互相平衡的,因此就高速旅行而言,在外部观察者感到时间很短的同时,内部乘员却感到旅行时间被延长了。但时间的延长也是有一个极限的,这个极限并不取决于运动速度。
  如果距离用“x”表示,那乘员所经历的超光速旅行时间至多会被限制在“x/c”。例如,对几百光年的行程来说,即使静止的银河系仅仅过了一秒,飞船内部的时间也会流逝几百年。
  这是一个问题。维德尊主在从科洛桑到弗君的旅程中显然没有寿终正寝,而且他在帝国各地巡游的时候也没有经历几个世纪。很明显,超光速推进技术不仅仅揭开了突破光障的秘密,而且也改变了船内的时间。这种时间调整机制也许和人造引力之类的引力技术有关,也有可能和跳跃的尾涡旋转效应有关。
  就像使用惯性阻尼装置以避免飞船内部设备在跳跃时被摧毁一样,引入本地时间调节场生成技术也是必须的。幸运的是,电影里间接地提到了这种设备的存在。在谈到塔图因农场生活的种种不如意时,卢克·天行者好奇地询问C-3PO是否能在超速星际旅行时进行某种时间调整。C-3PO遗憾地承认它对此一无所知。在别的故事里,比如在小说《汉·索洛在星之尽》和《起义军的黎明》中,这类技术被称为“凝滞场”。容易变质的货物一般就被放在安装有人工时间停滞设备的容器里。凝滞场的技术极限可以让时间的流逝完全静止,但通常的技术都是让时间膨胀因子取得一个几百万或其它一些有限的值。这种场和超光速推进系统相结合,把一艘飞船的全部设备与乘员都包括了进去。
  超空间旅行的时间不仅仅取决于超光速推进器的性能,更取决于超光速航线附近的陷阱和障碍物数量。沿着著名的航线跳跃会耗费更少的时间,因为潜在的障碍物已被人们所熟知,飞船可以有效地避开它们并取得更高的速度。尽管有这些安全机制,但超光速推进器的质量依然参差不齐。这种性能差别由超光速推进器等级来描述;一艘“0.5级”的飞船只需要一半的标准时间就能完成大部分星际旅行。
  这种超光速推进器等级最初由“西末游戏公司”在其出版的说明文档中定义,并很快被大多数《星球大战》小说所采纳。这套等级系统似乎来源于一个太空员的自夸,即汉·索洛称他的飞船能“在超光速下获得0.5个点”。把这句台词理解为超光速推进器的等级似乎很合理,但也不排除有其它的含义。问题就在于索洛的话说得很随意,听众一开始不会把它和技术或社会问题联系在一起。“0.5个点”听上去像某个等级,但也有可能是指某个索洛没有说清楚的物理统计单位。它既可以被描述为旅行时间,也可以与能效、时间膨胀因子,或某个超光速基准(比如光速的几十万倍)有关。索洛强调“0.5个点”是一个了不起的成就,但没有告诉我们这个数字越大越好还是越小越好。
  一些读者相信在超空间速度和索洛所说的点数之间存在着直接(也许是线性)的联系。在这种情况下,速度可以表示为“v=h(1+f)”,其中“h”表示标准速度,“f”表示索洛所说的点数;而不像西末游戏公司那样把这个点数理解为超光速推进器的等级(v=h/f)。在一些提摩西·桑的小说中,这类解释没有被否认,但也没有排除更多的可能性。既然有人明确反对常规的“超光速推进器等级”观点,那我们就不得不认为存在两种超光速推进器的性能统计指标,它们听上去很类似但却截然不同。不管怎样,这个问题并不影响到我们在上文估算出的速度。
  值得注意的一点是,本文估算的速度都仅仅是一个范围。加速度需要动力,但速度不需要。惯性定律无论在超空间还是实空间对物体的作用都是一样。一个在超空间中沿某一方向以某一速度移动的物体在没有外力(包括飞船本身的推进力)的影响下会一直沿这个方向以这个速度移动。这一基本的物理现象已经在《暴君的试炼》中被前帝国超光速物理学家所证实。这样,如果“0.5个点”所指的性能指标不仅仅是一种转换时间的比较,那它很有可能是超空间中的某种加速力或推进力的值,而不是原始速度的值。

2、因果悖论

  对狭义相对论的肤浅理解往往会得出超光速旅行在某些环境下将导致时间倒流的观点。当飞船目的地的观察者以相对于始发地而言的极高速度移动时,问题就产生了。如果“v”代表飞船在超空间中的速率,“u”是始发地和目的地的速率差,那在vu > c²的条件下就会发生一种反向时间膨胀。这对太空飞行和通讯来说是一个非常荒谬的问题,否则,某人从目的地向始发地发出一个超光速信号就能轻而易举地影响飞船的航行。试想一下,如果高级星区总督塔金想扣留“千年隼”,他只要向塔图因发一个信号即可。这样(从表面上看),似乎超光速旅行真能引起极大的因果和历史悖论。
  在整个银河系,各个星系和所有星际物质都围绕银河质心旋转。自转等内部运动导致星系盘内各个区域的旋转速率千差万别,有时能达到每秒10万米的速率差。两个星系距离越近,他们的漂移速率就越小。如果在两个速率差达到5万米/秒的星系间进行超空间跳跃,那在飞船达到6000倍光速的条件下,目的地观察者就能见证时间倒流效应。对于普通的跳跃距离(仅几百或几千光年)而言,尽管速率差较小,但时间倒流还是会在仅几万倍光速的条件下出现。超光速旅行所需要的速率比这个大得多,远远超过因果冲突可能出现的范围。
  幸运的是,因果悖论其实不会出现。虽然人们不会看到星际飞船飞回过去,但会观察到一些其它奇异的现象。粒子飞向过去的同时,反粒子将奔向未来。在相对论量子力学中,反粒子就是:常规粒子的时间反转版。肤浅地理解相对论的人也许会认为一艘星际飞船将飞向过去,但其实,旁观者真正看到的是一艘反物质星际飞船奔向未来。这艘镜像飞船将抵达目的地。
  当重返实空间时,真正的飞船在实空间的某一点上出现,而反物质镜像飞船也将同时出现并以超光速向反方向运动。在跳跃点,两者都会接近光速,都会被压缩为零长度。这就是和相对论时间膨胀效应类似的长度膨胀。(所有物体在运动时都会沿运动方向变短,具体变短多少取决于速度。这种变短效应在光速下变得不确定。)
  谢天谢地,即使是这种可怖的场景在常规环境下也不可能被观察到。在准备返回实空间时,为了接近光速,飞船必须把速率降低到时间反转/反物质出现的速率以下。这个过程将包括很长一段距离,而从光速降为静止的过程也许将包括更长的距离。即使飞船在超空间能被观察到,重返实空间的过程也将在远离目的地星系的空间完成。类似地,飞船在跳跃进超空间前的加速过程中也将航行很长一段距离。

四、跟踪和通讯

  对一艘跳入超空间的飞船进行精确的扫描就能确定它的目的地。能引起尾涡旋转效应的大范围空间扭曲一般能被CGT(Crystal Gravfield Trap,晶体引力场陷阱)传感器探测到,跳跃轨道附近的其它电磁传感器偶尔也能探测到这类空间扭曲。伴随着跳跃而产生的克罗瑙辐射在以跳跃点为中心的圆锥区域内也能被任何扫描器观测到。霍斯回波基地的传感器探测到在几光时之外,帝国的“死亡中队”从超空间到达了霍斯星系的边缘。
  由于正常的超光速旅行是一种直线运动,因此仔细观察最后一刻的亚光速运动轨迹就能确定超空间跳跃的方向。当然,如果进行超空间跳跃的飞船驾驶员在第一次跳跃后很快就决定在某个人迹罕至的太空点进行第二次跳跃,那这种跟踪就将变得无效。
  目前已知某些星际飞船推进系统会留下细微的粒子尾迹,这些粒子会逐渐扩散到周边的空间中去。反物质粒子就是其中之一,但尚无法确定它究竟产生于超空间跳跃过程中还是普通的亚光速推进过程中。“超光速尘埃”是另一个形容这些粒子的术语,很明显它把这些粒子和超光速旅行联系在了一起,尽管这些粒子的物理特性依然不为人们所知。如果飞船尾迹所在的空间在几周内保持平静,那在常规传感器的帮助下,飞船尾迹可以被轻而易举地复制出来。如果时间过得太久,那过分消散的尾迹粒子就无助于获取有用的信息了。然而,即使是一条全新的尾迹,我们也无法确定它对重构精确的超空间跳跃轨迹能提供多大的帮助。(参考《绝地的孩子》第37页。)
  超光速物理学家们已经找到了一种在超空间跟踪飞船的方法。在被跟踪的飞船上必须秘密安装一种帝国超空间跟踪设备。这种设备在本质上类似于一种超光波收发器,只不过其体积更小,功率输出更弱。尽管它的覆盖范围小到不足以在常规的星际距离内发射哪怕是最敏感的超光波阵列,但是,当飞船接近或穿过一条全像网S-线(帝国全像网的固定通信超光子束)时,它将干扰全像网线。这类干扰信号将被记录下来,并以此估计飞船的位置和跳跃轨道。误差不会超过1秒差距。由于全像网完全由银河政府维护,因此这种跟踪方法只有军事和行政机构才能掌握;由于超光波传感器产量低、造价高,因此飞船乘员很难发现暗藏的归航信标。
  在超空间中移动的物体从实空间观察是非常奇怪的。就像天上的超音速飞机带有音爆一样,超空间中的飞船也会发出耀眼的闪光。从实空间的角度来看,只有当观察者恰好位于飞船后面一个圆锥区域时,才能感受到飞船的这种影响。这个圆锥区域在实空间被称为“切伦科夫锥”。在超空间,这个圆锥以飞船轨道为顶点,其尖锐度取决于飞船的速度。对较低的超光速而言,这个圆锥很宽。对《星球大战》中那些在超空间里的高速飞船而言,这个圆锥会很窄;锥面几乎与飞船轨道面呈直角。除非探测到超光波,否则只有当锥面掠过观察点时,观察者才能意识到飞船的存在。
  超空间环境下的圆锥区域概念类似于“切伦科夫锥”,即介质中运动的物体速度超过该介质中的光速时发出的一种以短波为主的电磁辐射所形成的区域。但切伦科夫辐射的形成条件是介质的存在;而真空中的快子飞船不会自动发光,因为其运动速度远高于慢子物体。
  来自飞船的光只能是两种,即本身发出的灯光和反射的星光。超光速航线深处的星际空间相当昏暗,因此不可能通过可视光来探测飞船。无论如何,飞船的形象都会因超光速相对论效应而变得无法辨认。这种奇特的景象将被视觉闪光锥环绕。观察者直视圆锥底面,会看到瞬间即逝的不规则光斑;观察者在圆锥内斜视,将看到在一点上出现两个光源,随后各自沿飞船轨道消逝。
  除非依靠超光波,否则实空间和超空间之间不可能进行通讯。任何光速或亚光速信号都赶不上一艘在超空间中航行的飞船,同样,从一艘在超空间中航行的飞船上发出的信号甚至会比飞船本身晚抵达目的地。在超空间中和一艘行进中的飞船进行近距离通讯也需要依靠先见之明或运气,以便在飞船轨道上选择一个合适的信号传送方向。即便如此,对方飞船也有可能在还未聊上几句的情况下一闪而过。没有超光速信号,实空间和超空间之间的双向联络是无法实现的。这样,快子超光波就成了信号传输的唯一选择。
  星际间的超光波收发器需要极大的功率。这有效地限制了此类设备的广泛应用。除了大型战舰,超空间中的小型或中型飞船是无法通讯的。


《克拉肯的起义军战地手册》中的图表描述了XX-23型S线跟踪器及其运行方式。

五、超空间环境

  相对实空间银河系而言,超空间中所有物体的移动速度都比光速快。飞船在超空间相对于行星或其它物体而言不可能处于静止状态。对某些设备而言,它们有可能沿曲线轨迹进行超空间旅行,从而会回到起点。这就是帝国情报部门的“超空间轨道扫描器”及其环状超空间轨道。

1、隧道效应

  超空间中的景象和飞行路线附近的实空间物体有关,但由于所有物体都以超光速倒退,因此这一景象早已失真。相对论效应在这里表现得尤为明显。实空间的观察者将看到飞船严重而异样的相对失真,但对星际飞船的乘员来说,整个银河系似乎也以同样程度的失真倒退着。
  星际飞船好像航行在一个被万花筒般的花纹装饰起来的管状隧道中。这种景象其实该归因于银河星域。那些花纹和附近天体的多样性(比如密集的星团和空旷的太空)有关。由于星域本身是三维的,因此他们看起来似乎在以不同的视距倒退。他们之所以永远也不会飞近星际飞船是因为驾驶员在确定航线时总能巧妙地避开障碍物。
  经验丰富的超空间探险家也许具备一定的技能使他们可以从超空间漩涡中分辨出实空间的星团和星云。这样,凭借出色的意识和好运,新的安全跳跃通道就有可能被发现。年轻的探险家加夫·达拉贡和乔丽·达拉贡兄妹便因此意外地发现了旧共和国已知世界和西斯帝国之间的快速通道。事实上,超空间探险极其危险,一般都由廉价的探测机器人完成,而不是手动操作的飞船。


“千年隼”在超空间航行,四周光影因超光速相对失真而以绚烂的不规则漩涡形式呈现。


“破星者12号”的乘员发现了新的超光速航线。

2、碰撞和质影

  超空间并不是和实空间毫无联系的另一个空间。超空间的每一点或每一秒都与实空间的某一点或某一秒相关,反之亦然。超空间并不脱离于实空间;超空间仅仅是物体以超光速运动时所经历的某种宇宙状态。
  实空间中的物体和能量场对超空间中的物体也有影响。从超空间旅行者的视点来看,普通的银河亚光速现象将以不同的形式显现,就好比对实空间观察者而言,超空间中的飞船看上去也具有迥异的特征。实空间物体在超空间中的影响被称为“质影”效应。与宏观世界的质影发生碰撞通常是悲惨致命的。
  亚光速物体可以和超空间中的物体相互影响,反之亦然。超光速碰撞对实空间物体也将产生破坏性的后果,但对人类直觉而言,超光速碰撞的具体运动机制没有常规物体间的相互作用那样简单直观。
  当实空间的慢子物体损失能量时,它们速度变慢;从亚光速逼近光速需要动力。从超光速逼近光速也需要动力。对快子物体而言,损失能量意味着速度变快。经历过超光速碰撞的飞船残骸将以更快的速度向不同方向散开。这将导致与附近背景物体质影的更多碰撞,最终所有的残留物都将被碾成高速运动的亚原子粉末。这股超光速辐射将很快消散在整个宇宙。
  一旦飞船被毁于超空间,那它们的残骸将再也无法返回实空间,即使对那些正好在跳跃时发生事故的飞船而言,也只有极少一部分残骸能留下。帝国军队的希尔·索朗南少校(Major Sil Sorannan)曾在一个专攻超光速实验物理学的军事研究小组工作。按照他的说法,在超空间中释放的物体将永远留在超空间。要返回实空间就必须使用超光速推进器。这很好地印证了前面关于超空间、超光速旅行和快子的观点。
  超空间中的星际飞船很有可能与不起眼的星际气体发生微弱的碰撞,从而受到曳力的影响。如果这种效应过于强烈,飞船将有可能加速。如果飞船穿过密度更大的星际介质,不仅仅船体会被烧蚀,航速更有可能达到难以置信的程度,最终错过目的地,毁于更严重的碰撞。
  在超空间中合理地使用亚光速推进器也许能抵消星际间的拖曳效应。这便解释了《新的希望》中“千年隼”的亚光速引擎在接近奥德兰出口点时已被点燃的原因。(也有可能当时亚光速引擎是在低速运转,以便在重返实空间后能快速启动。)

六、禁锢场

  就像质影一样,实空间物体的引力场也能对超空间中的飞船产生影响。穿过引力场的超空间通道会干扰星际飞船的航行轨迹,使它充满危险,甚至引发飞船和引力场内天体的碰撞。最乐观的可能也将是飞船偏离预定目的地。因此,所有超光速推进设备都带有安全保险系统,确保飞船在逼近引力井边缘的时候能被及时拉回实空间。任何在超空间中航行的飞船在试图穿越一片受引力井影响的区域时,都会被这些标准安全系统自动带回实空间。
  超光速推进器在受强引力扭曲影响的区域无法正常工作。由于自然引力井的作用,在行星或其它大型天体的边缘是不可能进行超空间跳跃的。为了安全地跳入超空间,飞船必须事先航行到至少几个行星直径的距离。一颗普通可居住行星的引力影响使跳跃距离在12个行星半径之外。这意味着阻止超光速推进器启动的引力场强度至多是0.7米/秒©÷。不过,对离开超空间的环境要求显然没有进入超空间的要求严格。“千年隼”在从塔图因到奥德兰的途中计划的出口点仅仅距离行星表面一个直径。
  人造引力、反重力装置、牵引波束和其它一些相关成果自古以来就是“《星球大战》文明”基本科技的一部分。科学家在银河历史上至少有两次试图从常规的引力技术中寻找阻止超光速推进器启动的方法。
  雅汶战役前,银河帝国的武器研究人员提出了一种人造引力井发生器的概念。这种设备就像一个强大的引力发生器,使附近发生时空扭曲,阻止超光速推进器发挥作用。死星上的工程师至少拥有一台实验型样品引力井发生器,但它的便携性使它显得很不稳定。如果没有精心的防护措施,它被启动后很有可能发生内爆,生成黑洞。在瑟德里上有一种被称为“金色太阳”的智慧复合有机体。通过对其特殊性质的研究,帝国在死星毁灭后数月内成功开发出了安全实用的引力井发生器。
  帝国舰队新预定了一批带有引力井武器的大型军舰。西纳舰队系统(SFS)建造的“禁锢者”警戒巡洋舰就是这项计划中的第一批飞船。这种飞船以禁锢效应防止邻近的敌舰安全逃入超空间,或把附近埋伏在超空间中的飞船拉回实空间。“执行者级”星际无畏舰上没有安装引力井发生器,因为它是SFS的竞争对手夸特动力制造厂(KDY)在同时期建造的。不过,这项技术很快就普及了,因此禁锢场发生器在后来的旗舰设计中成为标准的武器,包括“君主级”星际无畏舰和皇帝自己的“日蚀级”星际无畏舰上都装有这套设备。
  最著名的禁锢场出现在恩多战役14年后的第一次科瑞利亚叛乱中。以古老而神秘的中端站为中心,整个科瑞利亚星系笼罩在几光月范围内的禁锢场中。人们不知道中端站的起源,只知道这个庞然大物的功能甚至能令设计死星的天才工程师贝瓦尔·勒梅里斯克都自叹不如。由于星际飞船早在接近科瑞利亚星系之前就被禁锢场拉出了超空间,因此星系内反对外来武力干涉的政治军事行动得以顺利进行。


这张《星球大战》游戏卡片描述了一架Y翼星际战斗机因为遭遇大型物体的引力井而发生超空间碰撞。

七、宇宙航行

  行星围绕恒星旋转或恒星围绕银河中心旋转都完全遵照特定的物理定律。然而,随着时间的流逝,由于广义相对论、潮汐影响和邻近行星引力摄动的积累效应,近日点、偏心率等行星属性会慢慢发生变化。在银河系,影响恒星运动的因素更复杂。所有这一切将给天体的长期运动带来一定程度上的动力混沌和其它的不确定性。如果一个物体落入了太空的某个区域,那这个区域的不确定因素将在未来一百年甚至一千年里持续增多。一颗没有精确标注的行星也许会出现在其原有轨道附近环形区域内的任何一个地方;一颗恒星也许会出现在其上次已知位置附近圆锥区域内的任何一个地方,并朝上次观察到的速度矢量方向运动。
  超空间跳跃路线必须精确绘制,避免进入这些区域,尽量选择已知的安全点。航天数据越陈旧、越不精确,相关天体周围的限入区就越大。由于有效距离内的星光往往在几百或几千年前就发出了,因此更新星图需要直接访问相关星系。超光速旅行基本上是匀速直线运动。这就要求星际飞船尽量避开障碍物附近的种种不确定因素。太空中的任何区域都有一个安全范围,一旦超出这个范围,任何方向的太空旅行都将被潜在的危险所笼罩。所以,超空间旅行的安危取决于附近太空在多久以前、在多大程度上被探索过。
  即使有最好的航天数据,两地之间的超空间跳跃也不太可能一次成功,因为航线上难免存在着障碍物,比如大片的星际云就往往占了星系盘内很大一块空间。这些因素导致了任何区域内的超空间跳跃都有一个极限距离。每次直线跳跃所能达到的最大距离被限制在几百或几千光年以内,即星际介质的常规可视深度。
  帕尔帕廷时代非常流行在星际飞船上携带导航计算机,它大大简化了超空间跳跃的计算过程,为航天提供了便利。导航计算机里至少存储了一套记录银河系内航天障碍和目的地方位的基本数据库。它们最主要的价值就在于让飞船在星际空间中选择自己的航线,从而避免走通常的商路。对走私者、起义军和其它嫌疑犯来说,导航计算机提供的独立性极具价值。当然,对那些专门追踪叛徒的帝国军舰和赏金猎人来说亦是如此。
  起义军同盟资源匮乏,不得不采取“打了就跑”的战术,因此他们在许多星际战斗机上都安装了基本的超光速推进器。这些飞船的超空间跳跃能力很有限。在大多数情况下,飞船上没有导航计算机,抵达目的地的唯一可行办法就是飞行员完成一连串预先计算好的、存储在宇航技工机器人内的超空间跳跃。空气、燃料等消耗品对这些飞船来说极其有限,因此除非依靠绝地冥想、原力休眠或其它非常规手段,否则一架星际战斗机只能完成这种短途超空间跳跃。
  在西斯大战时期,超空间旅行者依赖于一种放置在安全路线各个节点上超空间跳跃信标。这些信标好比银河系的里程碑,其内部都安装有计算机,为过往的飞船提供安全的跳跃坐标。在那个年代,大部分飞船依靠这些固定设备来进行跳跃计算,复杂的舰载导航计算机直到帕尔帕廷时代才流行。跳跃信标上的计算机能计算附近的危险和宇宙漂移,为许多邻近信标和星系提供安全通道。(为了稳定,大部分信标都位于附近星系引力井之外的星际空间。)这一系统在工作状态下会降低旅行者的航行独立性,但提高了跳跃的可靠性。只有专用探险飞船才配备导航计算机,以便跳入未知空间。虽然共和国太空航线管理局跳跃信标巡查队常年负责跳跃信标的维修工作,但无论何时几乎都有五分之一的信标处于故障状态。

1、微跳

  短途超空间跳跃通常用来缩短星系内的航行时间。即使在高相对速度下,星系内的亚光速星际旅行也要耗费几个小时。由于时间膨胀的副作用和惯性阻尼装置无法在高加速度下长时间保护飞船设备,因此对飞船乘员和传感器来说,高亚光速是难以忍受的。
  虽然标准的微跳距离是几光时,但即使是几光分的跳跃也需要相当精确的计算,就像楚巴卡在黑暗舰队危机期间攻击恩佐斯(N'zoth)时那样。

八、自动化设备

  除了智慧生物的高速旅行,超光速推进技术还有其它一些应用。无人驾驶设备能适应不同的超空间特性,而这些特性往往包含令生物无法存活的因素。机器可以在不需要惯性阻尼装置的情况下应付加速度压力,但加速度压力可以把星际飞船的乘员碾得粉碎。机器也不需要针对时间膨胀效应的人工保护措施,但即使是一次超短途跳跃,时间膨胀效应也能让生物加速衰老,直至死亡。

1、探测机器人超空间舱

  探测机器人是一种可自由活动的军事武装机器人,常被派遣到遥远的星系执行侦查和监视任务。它们比通常的机器人昂贵,但比部署军人及其生命维持系统到目的地要廉价多了。
  运送探测机器人到目的地的飞船是一种被称为“探测机器人超空间舱”的微型飞行器。它比一架标准的双离子引擎星际战斗机小,它的外壳大致呈椭圆球状,由高质量的磨削合金制成,能经受大气摩擦带来的高温和阻力。超空间舱两面对称,每一面都有三个突起物。传感系统在超空间舱前端,推进器在超空间舱尾部。
  超空间舱没有用来保护生物飞行员的生命维持系统和惯性阻尼装置,但配备了强大的亚光速引擎和超光速推进器。它们带来了异乎寻常的加速度和机动性,但为此不得不付出的代价就是每个超空间舱只能使用一次。由于舱内的机器人不会像生物那样受到辐射的侵害,因此超空间舱的护盾也几乎微不足道。
  超光速时间膨胀效应的调整系统在舱内也没有安装的必要,因为探测机器人经久耐用。没有这些调整设备意味着超空间舱的设计和部署也不受调整设备性能的限制。这样,探测机器人超空间舱就能最大限度地发挥超光速的优势,在任务需要的前提下完成有效的瞬间跳跃。


“潜行者号”星际驱逐舰停泊在外环区域某个荒凉的卫星带中,派出探测机器人超空间舱寻找起义军同盟的秘密基地。


一个位于太空深处的探测机器人超空间舱加速进入其超空间跳跃。从图中我们发现在超空间舱的外壳上有一些有趣的特征。亚光速推进器闪出耀眼的蓝光,和它的体积相比,这可是大功率输出。


在霍斯星系进入实空间后,超空间舱飞往适合居住第六颗行星。它的目标是一片看上去适合居住的平原地区,位于可能温暖的海洋附近。


探测机器人超空间舱开始进入最后的大气内降落阶段,其外壳在空气磨擦下发出炽热的火光。


超空间舱的外壳在撞击下破碎,探测机器人出现了。

2、超空间轨道扫描器

  超空间轨道扫描器由帝国情报部门开发,用于监听目标行星上所有计算机系统的通讯信息。超空间轨道扫描器运行在行星质影周围的超空间环形轨道中,很难被探测到。由于物体在超空间始终以超光速运动,因此这种轨道不是通常意义上我们所理解的实空间行星轨道。然而,我们没有关于这种运动特征的详细信息,所以无法确定这是一种自在的曲线运动,还是需要一个牵引力来维持它。
  超空间轨道卫星上的扫描器以某种方式跟踪目标计算机内流动的基本粒子质影,随后将这些信号跟常规通信标准以及计算机语言比对,由此生成的解释文档精确度据说高达78%。具体的扫描过程还不得而知;目前唯一确定的就是实空间粒子的影响在较大的行星距离范围内也有可能被探测到,其间包含的信息足以重建一个三维时变的计算机系统内部模型。超空间轨道扫描器的扫描机制也或许和如下过程有关:超空间卫星发出超光波,经目标反射后重新被扫描器截获。
  超空间轨道扫描器没有配备超光速推进器。它在超空间可以自由活动,但是,如果没有超光速飞船的帮助,它无法进出超空间。帝国情报部门有一种被称为“神经丛机器人飞船”的星际邮船,由机器人控制。它们通常会进入超空间,并花费几小时的时间在超空间轨道扫描器所在的可能区域进行系统性的搜索。超空间轨道扫描器体积微小,而且其所在的区域附近存在行星质影、引力井、飞船和其它物体,这使得那些神经丛机器人根本不可能携带超空间轨道扫描器一次性跳回船坞,毕竟,它们不具有出色的航天能力,预先也不确定超空间轨道扫描器的精确坐标。所以,一旦锁定超空间轨道扫描器的位置,神经丛机器人飞船就返回实空间以便下载累积数据,并接受必要的维护工作。然后神经丛机器人飞船将再次进入超空间,把超空间轨道扫描器运送到适当的超光速轨道上。

3、静态探测器

  静态探测器是比较传统的军事技术。它们是一种可反复使用的太空探测机器人,一般被部署在敌舰的前方。和超空间轨道扫描器一样,静态探测器也是秘密传感设备,但它的扫描器是为实空间设计的,而不像超空间轨道扫描器那样接收非同寻常的超光速能量。这种探测器带有超光速推进器,能在目标区域周围高速航行。两次超光速跳跃之间,它可以在实空间停留半分钟都不到。在这短短的几秒内,它会搜集任务目标的传感数据,同时接收有关下一次跳跃和下一个目标的指令。正常状态下,静态探测器只用被动传感器,因为扫描器能量产生的任何脉冲都会让敌人发现探测器的存在。
  静态探测器返回实空间时通常被人们形容为“零空速”,这样就能把克罗瑙辐射减小为一条细小的波锥,防止被观测到。尽管这里对辐射的解释很清楚,但对速率的解释却很奇特,因为从超空间跳回实空间涉及突破光障,这可不是“零速”的。也许更为严谨的表达是静态探测器能很快减到相对目标而言静止的速度(但不是瞬间)。

九、格力领地的超空间门

  在外环领土的一个偏僻角落生存着一群神秘的古文明后裔——有六条触手的格力。格力的城市和科技已经崩塌失传了几十万年。格力没有能力和意愿去维护或重建他们的古老工程,他们的文化核心更热衷于死记硬背,而不是真正理解他们的古老设备。
  格力的科技中最值得注意的一项就是“超空间门”。超空间门就像一座巨大的人工雕刻拱门或门框矗立在格力世界上。顾名思义,超空间门能把物体以超光速掷向目的地,而目的地的另一座超空间门能把物体从超空间带回实空间。几乎所有的超空间门都已倒塌或年久失修,格力门神似乎都对如何操作这种设备缺乏必要的知识。千百年来没有一座超空间门被再次启用过,因此有关其功能的古老解释有可能被扭曲夸大了。
  有人认为超空间门是一种比超光速飞船更先进的技术。但这种看法并不准确。据说超光速推进工程的原理只有银河系最优秀的超光速物理学家才能理解,而超空间门和超光速推进器所涉及的现象都有着相同的理论基础。超空间门仅仅是超空间技术的一个非常规应用而已。它们在某些方面甚至很不实用:它们只能把物体传送到固定的目的地,而且在整片格力领地只有几十座超空间门。超空间门无法用于侦察未知或敌对的空间;它们无助于军事武力的安全埋伏。即使格力的科技没落了,超空间门看上去仍然很难操作或维护。
  如果超空间门如人们所预期的那样发挥作用,那它们将类似于一种外翻式超光速推进器。物体在超空间跳跃前或许会被某种机械力场束缚住,然后由这股外力在物体上施加一个加速度。不管物体以何种运动机制加速,超空间门必须协助物体跳过光障。相关质量将在恰当的轨道上被传送,并在足够的亚光速动量下安全抵达目的地超空间门。
  这意味着超空间门在操作上具有额外的危险性和困难度。一旦超空间坐标稍有误差,尽管飞船依然能完好无损,但会偏离航向。如果一座超空间门的位置在队列中不正确,那倒霉的旅行者将错过目的地,永远也回不了实空间。这将会导致飞船与质影的碰撞,飞船最终会被撞成一个个零能量粒子。
  既然超空间门被固定在行星表面,那它们的排列必须兼顾几千年的行星和星系日常轨道运动和渐进轨道变化。没有精确的天体测量刻度,超空间门将失效。这也许是复兴门神这一职业的主要障碍之一。
  超空间门在地面及大气内的位置也和它们的机能密切相关。在空气中进行超光速运动或许是致命的。也许每座超空间门都有一套次要机制以便于在面向跳跃目的地的方向上创造一条真空隔离通道。还有一种可能是,两座超空间门之间的空气也许已被抽尽,旅行者就像走进了一个真空门洞。


格力领地上的一座被遗弃的超空间门。


典型的格力头部和脸部,格力是一个神秘的种族,他们非凡的超空间技术已失传。

十、结论

  超空间是物体以相对于银河背景而言作超光速运动时所在的宇宙空间。物体只有在超空间中才能作相对于实空间而言的超光速运动。
  进出超空间的运动由一种被称为超光速推进器的设备完成。超光速推进器的作用从本质上至少部分和引力有关,部分和量子力学有关。超空间跳跃会导致引力波和某些弱电磁辐射的喷发,并在瞬间扭曲跳跃轨道附近的空间。
  一旦进入超空间,物体就处于自在状态。碰撞或任何导致物体损失能量的事件将使物体运动得更快。超光速推进器必须有让物体跳回实空间的功能。
  从超光速飞船里看到的超空间奇异景象主要是常规的银河星域背景相对失真后的结果。在实空间,超空间里的飞船很难被探测和跟踪,而且双向通信是不可能的,除非利用超光波信号。
  超空间旅行的行期取决于几项因素。决定性因素是沿路的障碍物和相关航天数据的质量。不同飞船及其超光速推进器的性能是不同的,但一艘“《星球大战》星际飞船”的常规速度是光速的一百万倍多。为了缩短超光速时间膨胀的不良效应(否则它将导致乘员衰老,即使是极短途旅行),必须使用一种时间变更技术。这一技术的局限性不得而知,但它似乎仅应用于星际飞船,并且和超光速推进器相连,只能减缓飞船所占空间的时间流。
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