弄潮科學

現階段的人類文明就連半徑1光年的太陽系都飛不出，更不用說半徑可達數萬光年的銀河系。但在未來，人類的文明足夠發達，離開銀河系將不是問題。可以想象，如果要在一個人的有生之年內離開銀河系，肯定需要利用到相對論效應。

根據狹義相對論，如果飛船可以加速到足夠接近光速，由於鐘慢和尺縮效應，飛船可以在短時間內跨過遙遠的星系際空間，到達其他星系。但這種情況面臨著嚴重過載的問題，想要把飛船在短時間內加速到亞光速需要巨大的加速度，人體不可能承受得了。

為此，可以採用相對較為溫和的方法。通過讓飛船在前半程以1g的加速度加速，然後在後半程以相同大小的加速度減速，這也能產生巨大的時間膨脹效應。如果以這種方法飛到254萬光年外的仙女座星系，飛船上的人只會覺得時間過了大約28.6年，而地球上的人會覺得時間過去了254萬年。

另一方面，還可以利用蟲洞。雖然河外星系離銀河系非常遙遠，但蟲洞可以把河外星系和銀河系聯繫在一起。通過這種時空捷徑，星系際的穿越很容易實現。

那麼，人類究竟需要發展到什麼水平才能離開銀河系呢？

基於卡爾達肖夫指數，人類需要發展到III型文明，才有能力離開銀河系，飛入星系際空間。目前的人類文明等級估計只有0.7級，距離發展到III型文明可能還要再過數十萬年。

火星一號

想要飛出銀河系，速度是關鍵，只要速度到了，飛出銀河系也就不是什麼大問題。但是難就難在這個速度條件極為苛刻，一句話說，想要飛出銀河系，除非速度無限接近光速。

眾所周知，銀河系的直徑有10萬光年，也就是說，哪怕是速度快如陽光，從銀河系的一頭飛到另一頭，也需要10萬年的時間，對於人類來說，10萬年的時間簡直是太長了。太陽距離銀河系的中心大約為2.6萬光年，也就是說，從太陽系到銀河系的邊緣，至少還有2.4萬光年的距離。

一萬年太久了，一萬年以前，人類文明都還沒有發展起來呢。就算是飛船可以飛那麼久，人類也不可能活到這麼久以後。每每想到這裡，我不禁感嘆起人類的渺小，想到人生短暫，我們可能因為壽命的原因永遠也飛不去銀河系，就感到一陣難過。但是希望還是有的，畢竟隨著科技的飛速發展，未來一切都有可能。就飛出銀河系看來，目前也是有幾種方法的。

第一種那當之無愧就是製造光速級別飛行器了。雖然你或許會疑惑:就算是用光的速度飛行，不也是還需要幾萬年嗎？但是並不是這樣的，因為相對論告訴我們，只要速度越來越快，時間就會越來越慢，當然這是相對而言的。舉個例子，一個宇航員在一艘以光速99%飛行的宇宙飛船裡面，一年之後他回到地球，會發現地球已經是七年之後的地球了。這就是相對論的魅力，它告訴我們，時間是相對的，對於以不同速度運行的參考系而言，時間的標準是不一樣的。這也意味著，如果一個飛船的速度達到了光速的99%的話，飛船上的一年相當於地球上的七年，進一步，如果速度進一步提高，這個差距還會越來越明顯。到最後，數萬光年外的地方，對於飛船上的人來說，可能幾年就可以到。

除此之外，找到蟲洞也是一種可行的方法。蟲洞是相對論預言的產物，雖然蟲洞是否存在還沒有定論，但是很多科學家相信蟲洞的存在。而蟲洞可以說是提供了一條通往遙遠星系的捷徑，相當於把彼此相距很遠的地方用一個距離很短的通道連接了起來，如此一來，如果找到了蟲洞並且成功進入的話，不需要飛船的速度有多快，飛出銀河系去往外星系也是一瞬間的事。

當然了，以上提到的一些可能性前提是人類的科技已經達到了一個比較先進的水平。短時間看來，製造出光速級別飛行器還遙遙無期，對於宇宙中的文明層次，有關科學家分為了三個層級。人類目前還沒有到達第一個層次，預計百年之內可以進入第一層次，但是想要進入第二層次，或許還需要幾千年甚至是幾萬年的時間，現在還無法預知。而一旦進入了第二層次，人類就會具備星際航行的能力，走出銀河系也不在話下。

鏡像宇宙

圖：銀河的紅外線照片

銀河系是一個棒旋星系，其直徑在10～18萬光年之間，其質量大約有1500億個太陽質量。恆星數量在1000億到4000億之間。並以每秒約600千米的速度相對於宇宙運動。

地球在銀河系獵戶臂靠近內側邊緣的位置上，屬於銀河系的中間位置。這個位置非常重要，是所謂的星系宜居帶。太陽系離銀河系的邊緣大約在5萬～13萬光年。也就是說，如果我們以光速直線離開銀河系，至少需要5萬年時間。

如果從太陽系的位置發射一顆火箭跑出銀河系，它的速度需要達到525千米/秒才能擺脫銀河引力的束縛。這個速度叫第四宇宙速度。由於不能準確的知道銀河系的質量和大小，這個數值是一個估算值。這個值有很多的估算結果。

目前人類還沒有辦法制造出如此大推力的火箭，即使是達到第三宇宙速度（16.7千米/秒）都還需要利用引力彈弓效應來進行加速。即使是製造出這樣一個火箭，離開銀河系也需要至少3億年的時間。所以，利用目前的技術是無法離開銀河系的，即使只是發射一顆無人探測器也不行。

人類要想離開銀河系，必須發展出能夠繞開相對論限制的宇航技術。現在能夠想象得到的，能夠避開光速限制的技術就是所謂的“曲速引擎”。

圖：

從宇宙的膨脹來看，在138億年間，宇宙的可觀測直徑就達到了930億光年。這說明，空間的膨脹是可以超越光速的。而且還不違背相對論。有一種設想，可以製造一個時空泡，在這個時空泡後面擴張時空曲率，在前端壓縮空間曲率。這個時空泡就會被前方的時空拉過去。這樣就回避了光速的限制。這樣的飛行器可能超越光速前進。

圖：行星級、恆星級、星系級文明能夠利用的能源水平

這種飛行器即使能夠被製造成功，它所需要的能源也是整個太陽系所不能提供的。所以，按卡爾達舍夫對文明的分類來看，行星文明和恆星文明是不能製造曲速引擎的（它們分別只能利用整個行星或整個恆星系的能源）。至少要達到星系級文明的水平才可能製造出這樣的引擎。

講科學堂

銀河系的直徑是10萬光年，我們和銀河系中心的距離是2.6萬光年，要飛出銀河系，我們需要經歷的最短路徑就是5-2.6=2.4萬光年。另一方面，飛出地球需要超過地球逃逸速度，既第二宇宙速度，飛出太陽系需要超過太陽逃逸速度，既第三宇宙速度，而飛出銀河系需要超過銀河系的逃逸速度，既第四宇宙速度，第四宇宙速度的最小初速度，大約為110~120km/s。理論上講，只要我們能製造超過第四宇宙速度的飛行器，我們就可以飛出銀河系了，只是個時間問題。假如我們乘坐120千米/每秒的速度的飛行器飛行，飛出2.4萬光年的距離，需要約6000萬年。NASA在2018年發射的帕克太空探測器，最快飛行速度已經可以達到95千米/秒，所以假如要達到120千米/秒的速度，人類在不久的將來完全有這個能力。但是6000萬年這個時間跨度，顯然是無法接受的。即使以光速飛行，也要2.4萬年！以人類短短百來年的壽命，這個時間還是太長了。

所以說假如我們要在人類可以接受的時間長度內飛出銀河系，那就得超光速飛行，但是根據愛因斯坦的相對論，物質速度越大，質量越大，當物質的速度達到光速時，物體的質量會變成無窮大，那要推動這個物體就需要無窮大的能量，所以物體的運動速度是不能超光速的。既然速度不能超光速，那我們只有在空間上下功夫了。 速度不變的情況下，假如我們可以彎折空間，那麼不就相當於提高了速度麼，這就是空間曲率驅動引擎。曲率引擎不是通過提高物體速度進行星際旅行，而是通過扭曲飛行器周圍的空間，讓飛行器在空間中穿梭。首先利用磁場創建一個時空泡將飛行器包括起來，然後再利用磁場能量，改變飛行器前後的時空曲率，使飛行器前方的空間壓縮，後方的空間不斷膨脹，而空間壓縮或膨脹的速度是沒有速度限制的，就像我們的宇宙在超光速膨脹一樣，它並不違反相對論。這樣，飛行器本身其實根本沒動，而只是前後的空間發生了壓縮和膨脹，相對的看上去飛行器在空間中就完成了超光速移動，且並不違反任何物理定律。

假如以這種方式旅行，理論上，我們可以以任意速度到達任意地點，只要能量足夠大，我們可以以任意曲率去彎折空間，甚至，直接把空間中的兩個點合併為一個點，這就成了蟲洞！

科學家們最新的研究發現“曲速引擎”並非不切實際。在之前的計算中表明，要想在合理的時間內到達星際目的地，所需要的能量大約相當於將整個木星的質量按照質能方程E=mc²轉換為純能量。但最新的理論研究發現，通過改變引擎的形狀，能夠把能量需求大為縮減，相當於將能量對應的質量從相當於木星的質量降低到了約725.7千克。由此，曲率引擎的可行性得到了大幅提升。這似乎將科幻小說中的情節帶進了現實之中。有科學家在之前的“百年星艦”研討會上表明，他們目前正在研究的曲率飛船，假如成功，將能夠實現10倍光速左右的宇宙航行速度。10倍光速！雖然說即使以10倍光速飛出銀河系還是需要2400年，但是，如果10倍實現了，那100倍還會遠嗎？蟲洞還會遠嗎？

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宇宙面面觀

首先我們要弄清楚銀河系有多大，
銀河系直徑說法不等，≈10-16萬光年，光的傳播速度是≈每秒30萬千米，說的更易懂些，光一秒可繞地球七圈半，以這樣的速度穿越整個銀河，需要10萬年以上，顯然是很慢的，人類的科技想要穿越整個銀河，需要提高的是科技！

首先蟲洞理論

，蟲洞其實已經存在，只是很小很小，蟲洞就像大海里的漩渦，無處不在，又轉瞬即逝，蟲洞就像漩渦和局部地區水域更近道理一樣，如果人類抓住一個蟲洞，或者製造出一個蟲洞，就有可能實現穿越銀河。

再有就是扭曲時空理論:通俗的來說，通過外力，把一張紙對摺，這樣就拉進了紙兩端的距離，質量會使時空扭曲，像黑洞就是個扭曲時空的極端（當然還有人說，蟲洞就是時空的極度扭曲）

單刀客o

飛出銀河系有點難喲，那得有非常高超的飛行技術才行。銀河系太大了，10－20萬光年，想要飛出去不容易。就算以光速前進都不現實，所須要的時間還是在長了，人的壽命又不夠長，還沒飛出去多遠人就老死了，還得先發明長生不老藥才行。愛因斯坦又不准我們超光速飛行，怕出事。而那些所謂的蟲洞、曲率飛船、空間摺疊技術又只是理論，還不知道能不能實現。想要很容易的飛出銀河系，人類還得不斷提高自身的科技水平，把人類的文明程度提高才行。按照卡爾達舍夫等級來算的話，人類連一級文明都還不到，而要飛出銀河系至少要達到三級文明的程度，也只是能飛出去，還不一定能夠到達其它星系。

卡爾達舍夫等級是一個用來衡量宇宙中一個文明的先進程度的方法，以這個文明能利用宇宙中多少能量來做為基礎，能利用宇宙中的能量越多，說明文明等級越高。這個等級目前只分為三個級別，但每一個級別的差距都是數量級的，很難跨越。

一級文明：這個文明能夠利用行星上所有的能源，是行星的上能源的絕對主人，可以主宰行星和行星周圍衛星上所有能源的總和。不但如此，還能夠隨心所欲的控制行星上的山川河流，森林土地，其它生物及各種天氣，總之，一級文明可以在他們的行星上無所不能。我們人類雖然經歷了5000年的發展，在這5000千年里科技也是取得了巨大的成就，汽車，手機，互連網，航空航天，這些是以前的人類不敢想像的。但是呢，一級文明所須要的大部分要求我們都還不滿足，卻已經把我們的自家的地球搞得千瘡百孔，傷痕累累，面目全非。

二級文明：這個文明的要求就是數量級的提高了，不但能做行星的絕對主人，還要做整個恆星系統的絕對主人。二級文明要求能夠完全利用所在恆星系內的所有能量，還可以在各個行星間自由來去，居住。不用但心能源消耗問題，整個恆星散發出來的能量他們都能夠利用，完全把他們的太陽掌控在手中。這一級別的文明已經高度發達，幾乎是不能被毀滅的存在，至少人類現在能用上的所有手段都不能傷到他們。

三級文明：這個等級的文明就更加不得了啦，他們能夠利用整個像銀河系這樣的星系內所有的能量。整個星系內所有的恆星能量，他們都可以任意支配。這種文明的先進程度可能已經超出了我們的認知，他們的活動範圍已經不只是一個恆星系統，而是整個星系。他們是有能力飛出所在星系的，但只是離開這個星系範圍，還不能跑到其它星系內去活動，那須要更高的等級了程度了。更高等級的文明可能才是真正掌握了空間摺疊技術的文明。

所以，單指範圍上的飛出銀河系，人類至少也要達到卡爾達舍夫等級中所描述的第三級文明才行。以人類現在的發展速度，須要多長的時間，實在難以下結論，連個大致的結論都不敢下，幾百幾千年那也是隨口一說而已。

宇宙天問

其實以目前人類的科技發展水平，更實際的目標不應該是銀河系，而是太陽系！

太陽系直徑約2光年，即使這樣我們現在也很難飛出太陽系。目前人類探測器飛行最遠的是旅行者一號，已經飛離地球240億公里，但要想飛出太陽系還需要上萬年的時間！

而銀河系直徑達到20萬光年，即使以光速飛行也需要20萬年時間（以地球為參照系）。不過考慮到高速運動狀態下的時間膨脹效應，速度越是接近光速，時間流逝就相對越慢，還是尺縮效應，高速運動狀態下距離也會變短！

理論上只要無限接近光速，人類就有可能在有生之年飛出銀河系。但是這只是理論上分析，實際上不要說無限接近光速，即使想要達到光速的0.9倍也需要極大的能量！

所以說，想要依靠絕對速度飛出銀河系基本上是不現實的！那麼就需要間接的方式“超光速”飛出銀河系，兩類方式相信很多人都聽說過，曲速引擎，還有蟲洞！

無論是曲速引擎還是蟲洞，需要的能量也是目前的我們無法想象的，按照宇宙文明的劃分，之前需要達到二級文明，也就是恆星文明才有可能實現！

恆星文明，就是能夠利用恆星系統的所有能量，尤其是利用恆星本身的能量，一個重要的標誌就是戴森球，一個包裹住整顆恆星的巨大建築！

目前人類文明等級只有0.7級，距離二級文明還有相當長的距離，科學家樂觀的估計至少需要上萬年的時間才可以實現！

宇宙探索

銀河系的直徑是20萬光年，但我們太陽系所處的獵戶座旋臂位於銀河系的三環外，距離銀河系邊緣只有2.4萬光年的距離，而銀河系的厚度是1.2萬光年，所以想要快速離開銀河系最好的辦法是垂直向上飛。

銀河系本身就是上千億恆星聚集起來的引力源，地球這麼小的行星逃逸速度尚且達到了11.2km/s，在以前科學家們認為銀河系逃逸速度是110到120km/s，但最近科學家們重新估計了銀河系中暗物質的量，將暗物質所帶來的引力也考慮在內了，這樣一來銀河系的逃逸速度就達到了550km/s，而人類目前速度最快的帕克號探測器最高只有200km/s，而且只能保持很短一段時間。

現在人類的宇航速度一直在光速的萬分之幾到千分之幾徘徊，就算無人探測器能以200km/s的速度一直飛行，那麼飛出1.2萬光年厚度的銀河系也要數十萬年甚至上百萬年，如果想要讓人類飛出銀河系的話就更難了，現有的化學動力火箭體積太小無法構建生態循環，人類無法在飛船內長期生存。

按照宇宙文明等級來看，人類現在處於0.73級，一級文明可以利用母星上的所有能源，二級可以利用整個恆星系的所有能源，三級可以利用整個銀河系的所有能源，人類文明至少要達到2.5級才能高效率的飛出銀河系，那個時候的人類文明可能已經掌握了曲率驅動的光速飛船，或者掌握了蟲洞技術。

現在的人類想要飛出銀河系，就好像幾十萬年前的原始人類想要登上月球一樣，是無法在短時間內實現的，人類只能埋頭髮展科學技術，等待突破，即使這一突破可能要上千年甚至上萬年才能到來。

宇宙探索未解之迷

答：以人類目前掌握的科學技術和科學理論，將來飛出太陽系是完全可能的；但是要飛出銀河系，可能數萬年，甚至數百萬年也不一定能實現。

太陽系以奧爾特云為界半徑大約1光年，但是銀河系半徑高達10萬光年；人類目前的技術，有可能在今後一百年內實現可控核聚變，解決星際航行中的能源問題；但是要接近光速的飛行速度，目前的科學理論還做不到。

就算有空間曲速推進器和蟲洞的概念，也就停留在科學幻想中，從空間的尺度來看，就算人類達到光速飛行，也要飛行近10萬年才能走出銀河系，這個時間成本（地球參考系時間）是地球文明無法承擔的。

人類目前遇到最大的難題是能源問題，化石燃料的消耗已經達到了頂峰，未來的理想能源是核聚變，就算可控核聚變技術得以實現，也就是解決了星際航行中的能源問題。

這對人類走出太陽系很有幫助，比如旅行者一號還需要2萬年才能飛出太陽系，或許未來人類飛行器只要飛幾百年，甚至幾十年就能飛出太陽系。

但是要繼續飛出銀河系就變得非常渺茫了，除非發明超光速飛船，這是當前物理理論不允許的，光速屏障將是一道難以突破的限制。

上世紀愛因斯坦提出的愛因斯坦-羅森橋（蟲洞），或許是人類走出銀河系的一道捷徑，但是從目前的理論來看，製造蟲洞比製造空間曲速推進器還難。

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艾伯史密斯

銀河系直徑非常巨大，大約在10～16萬光年之間。

太陽系位於銀河系的一個懸臂接近尾端的3/4位置，離銀河系邊緣有3～5萬光年。

如果地球人類想通過人造星際飛船飛離銀河系，必須具備銀河系的逃逸速度（即第四宇宙速度）。

所謂第四宇宙速度，是指在地球上發射的物體擺脫銀河系引力束縛，飛出銀河系所需的最小初始速度，約為110-120km/s，這個數據是指在銀河系內絕大部分地方所需要的航行速度。

那麼依靠目前人類的科技水平遠遠達不到如此高的初始速度，同時也沒有人能忍受3～5萬光年的長途跋涉。再說飛出了銀河系後又是什麼樣的景象呢？茫茫的河外真空，離我們銀河系最近的仙女星系距離是220萬光年。我們的星際飛船飛出去往哪裡？去幹嘛？

所以說到這裡，往往結論就快出來了，但是我要說：慢！我認為結論與上述表示的結果正好相反。

200年後，地球人類是能夠飛出銀河系的。同時還是有目的的飛出銀河系，甚至可以飛到宇宙的任何星系中去，而且還是即時關聯著當時的地球人；這是一個怎樣的理解呢？以下讓我給你慢慢道來。

人類科技發展二百年後，將會達到大腦意識數字化，並通過生物技術、芯片植入技術等將我們的意識（所謂的靈魂）上傳網絡虛擬世界得永生。

利用量子通信技術將我們人類意識數據包向整個宇宙發射（當然首選是銀河系的其它星系），利用量子通信可以跨越時空的約束，設法與宇宙中具備量子技術的智慧文明進行連接（考慮到發射器能量需求的約束，可能只相對銀河系星球為首選）。

一旦連接成功，立即將人類意識數據包及侵入程序植入外星文明網絡，並實施網絡病毒傳播及修改、侵佔外星網絡，通過佔領外星網絡來初步控制外星文明世界。

再通過人類意識數據包的信息，植入外星機器人主腦，控制外星機器人來繁殖地球生物包括地球人類的生命克隆體，並從外星網絡下載我們的靈魂到克隆人大腦中，真正達到跨越時空去征服外星世界的目的。

未來200年後，我們地球人類將是銀河系中最偉大的物種，雖然不一定是最高級的文明，但至少也是最壞、最賤的好戰者。

臣服就奴役、反抗就殺戮，，這就是人類！

關鍵字: 光年 科學 銀河