自从星舰“企业号”于 1966 年首次掠过电视屏幕以来，《星际迷航》就以其对未来太空航行人类的描绘激励了观众，他们大胆地前往前人未至之境。
创作者吉恩·罗登贝瑞的愿景继续激发了其他五个电视剧系列，现在又有了 11 部电影，一部新电影本周将在多家影院上映。这部前传，简称为《星际迷航》，由 J. J. 艾布拉姆斯执导——电视剧《迷失》和《危机边缘》以及其他项目的幕后推手——记录了柯克舰长和他的一些“企业号”船员的早期岁月，包括斯波克、麦考伊和乌胡拉。
为了了解有多少实际科学融入了《星际迷航》的科幻宇宙，《ScientificAmerican.com》采访了劳伦斯·克劳斯，《星际迷航的物理学》的作者，该书的第一版于 1995 年在书店上架。克劳斯是亚利桑那州立大学地球与空间探索学院的理论物理学家，也是该大学起源倡议的负责人，该项目探索人类意识和宇宙起源等重大问题。克劳斯还是其他几本书的作者，也是《大众科学》文章“宇宙学的终结？”、“宇宙之谜”和“科学应该与信仰对话吗？”的合著者。
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我们询问了克劳斯关于《星际迷航》宇宙中跨界的可信度，包括曲速、克林贡人这样的人形外星人，当然，还有是否有人会在不久的将来被斯科蒂“传送”上来。
[以下是对话的编辑稿。]
您大约在 15 年前撰写了第一版《星际迷航的物理学》。自那时以来，科学领域发生巨变的例子是什么？
当我第一次写这本书时，我们认为大多数恒星都可能有行星，但我们不知道系外行星形成的频率或多样性。[自从 1995 年发现第一颗绕太阳以外的正常恒星运行的行星以来，已经发现了300 多颗系外行星。——编者注]
所以我们知道这些行星就在那里。那么实际到达它们呢？让我们谈谈曲速引擎。
我认为我们离曲速引擎还差得很远——它过去是，现在仍然是一个疯狂的想法。应用我们对广义相对论的了解，原则上超光速旅行是可能的。你可以扩展你身后的空间，收缩你面前的空间，因此快速地从银河系的一个地方到达另一个地方。但是所需的能量是难以想象的。因此，虽然快速到达系外行星仍然遥不可及，但缓慢到达它们并不比以前更遥不可及。我认为这将是我们最终实现的方式——我们不会在不久的将来建造曲速引擎。
正如原版电视剧和《下一代》的片头字幕所说，当我们“寻找新的生命和新的文明”时，您认为我们真的会在地球之外找到任何生命吗？
我们不仅了解到地球上的生命远比我们曾经认为的更加顽强，并且生活在我们曾经认为不可能的环境中，而且还有一些生命形式可以在相当极端的环境下休眠数百万年。 泛种论的思想，即微生物生命可以跨越行星际距离，甚至可能跨越星际距离，播种到其他世界，现在已经不再那么疯狂了。我们还了解到，即使在我们太阳系中，也有一些环境对生命很有希望。 火星上有水，而且可能曾经温暖； 木星的卫星欧罗巴可能有一个液态海洋。对于不在恒星周围[类地]宜居带中的系外行星，也许它们拥有适合[非类地]生命生存的环境。也许那里存在基于硅而非像我们这样的基于碳的生命。
那么像瓦肯人、克林贡人和罗慕伦人，以及《星际迷航》中几乎所有其他种族这样，和我们相似的外星人呢？
虽然其他地方不存在生命的可能性极小，但在我看来，外星生命与地球上的生命相似的可能性可能也不大。
至于如何应对潜在的敌对外星人，什么是相位枪？
相位枪就像激光一样，实际上——它们是定向能武器。
它们有一天会存在吗？
我刚在我的 iPhone 上安装了一个。您可以上网下载一个相位枪应用程序，因为新电影上映了。我想我最好拥有它。
但是真相位枪的问题在于，很难产生能量将某物或某人加热到十亿度以使其汽化。你也会得到一些后坐力。
那么太空武器——也就是光子鱼雷呢？
好吧，我永远无法理解这个名字，因为光子鱼雷是反物质武器。那样你会获得最大的爆炸效果——当你用反物质湮灭物质时，你永远不会获得比这更多的能量。这就是为什么曲速引擎也是反物质驱动的。当然，制造反物质很困难，更不用说随身携带了。产生反物质需要巨大的能量。如果我们使用芝加哥郊外费米实验室的反物质制造装置，能源成本将是美国国民生产总值的数千倍，才能产生足够点亮灯泡的反物质。至于储存反物质，你需要巨大的磁场来防止它接触由物质制成的容器壁。考虑到维持反物质存在的必要基础设施，每盎司携带氢弹可能更有效。
如果太空武器瞄准的是你呢？
《星际迷航》中的护盾通过像重力一样弯曲空间来工作，因此物体随着空间被弯曲到船只周围而被带走。听起来当然很棒，但正如我在我的书中说的那样，太阳的质量是地球的数百万倍，它弯曲光线的角度还不到千分之一度。因此，很难想象需要多少引力能量才能使某物偏转 90 度。我认为唯一可行的护盾类型是那些可以在来袭物体击中你之前将其摧毁的护盾，而不是转移它。
接下来，“传送我上去”。传送器有多么合理？
正如我很快发现的那样，我不会像《星际迷航》的编剧那样制造传送器。首先，你把某人分解成物质流，尽管将一个人分解到原子水平需要将他们加热到几十亿度。然后你把他们变成能量。然而，一个普通人的能量当量大约相当于 1000 兆吨的核武器，所以这对环境也不友好。
所以我可以像我上网冲浪时那样做——我移动比特。我会扫描你并尝试获取所有信息，比特，这些比特让你成为人类。但这信息量太大了。从地球上，你必须堆叠 100 GB 的硬盘，才能堆到银河系中心的三分之一左右才能容纳所有信息。按照目前的信息传输速率，传输如此多的数据将花费比宇宙年龄更长的时间。但关键的障碍仍然是海森堡不确定性原理，该原理指出我无法在原子水平扫描和测量你，以制作你的精确复制品，更不用说在远处以原子分辨率将你组合起来。[正如克劳斯在他的书中指出的那样，《星际迷航》的编剧通过为传送器配备“海森堡补偿器”来绕过这个物理障碍。——编者注]
那么量子隐形传态呢？
这是自本书首次出版以来发生的事情之一。 量子隐形传态对单个原子所做的事情本质上与传送器应该对人做的事情相同。这种现象仅在单个原子态下才有可能，因为量子力学的怪异性。如果人是量子力学的，我们可以撞墙，并且偶尔我们可以穿过它们。我认识的人中还没有发生过这种情况，但如果你愿意，你可以尝试做实验。因此，我们将能够对单个原子或分子做到这一点，但对匈牙利炖牛肉或人则不行。
像瑞士日内瓦附近的大型强子对撞机 (LHC) 及其同类粒子加速器，如何推动目前所理解的物理学的边界，并可能使我们更接近《星际迷航》？
毫无疑问，我们将从这些机器中更多地了解空间、时间和物质的基本性质，这将显然有助于我们理解最终将与从额外维度到创造我们可能需要用于曲速引擎的奇异能量配置等一切相关的问题。在 LHC 中，我们甚至有可能实际发现超出我们测量的四个维度的空间额外维度。这些维度甚至可能足够大，可以容纳外星人或其他宇宙——从《星际迷航》的角度来看，没有什么比这更好了，对吧？
与暗能量相关的《星际迷航》的潜在见解有哪些？ 暗能量在整个空旷空间中产生一种引力排斥力。事实上，暗能量正在导致宇宙的某些区域现在以超过光速的速度远离我们，或者在《星际迷航》意义上以“曲速”远离我们。暗能量正是你需要放在宇宙飞船后面，以使其身后的空间呈指数级膨胀，并使飞船以超光速飞行的东西。不幸的是，正如我所写的那样，这种膨胀的影响是宇宙的其余部分将在我们眼前消失。
时间旅行：你认为时间旅行有可能吗？
时间旅行剧集是我在《星际迷航》中最喜欢的剧集。它们通常归结为某种奇怪的悖论。如果时间旅行是可能的，那么我们必须以某种方式理解我们如何构建一个物理宇宙，在其中你可以在你出生之前杀死你的祖母。
我在我的书中给出的一个例子是虫洞，其中一个洞口在空间中快速移动，另一个是静态的。假设虫洞的一个洞口在一个大的圆圈中移动，大约五光年，并且它几乎需要五年才能在该圆圈中移动。如果你坐在快速移动的虫洞末端，由于狭义相对论，你的时钟会变慢，因此整个旅程可能只需要一周时间。如果你然后穿过虫洞，你会在时间上倒退五年减一周出来。假设虫洞位于两光年之外，你以接近光速的速度返回，那么你可以在你离开前三年回到。
如果你可以创建一个可穿越的虫洞，那么你可以创建一个时间机器，这是毫无疑问的。但问题是：你能创建一个可穿越的虫洞吗？而这一切都取决于是否具有奇怪的负能量配置。我们根本不知道这是否可能。这并没有被排除，但我不愿意为此打赌。对于像我这样的人来说，这是一个现代物理学的开放性问题，我们每天都在继续研究。
最大的问题：在所有电视剧集中，你最喜欢哪一部？ 《下一代》总体上是最好的系列，尽管我认为如果你暂停怀疑，并考虑到特效要差得多，那么一些最好的独立剧集可能出现在第一部经典系列中。
如果你必须只选一个，你最喜欢的《星际迷航》角色是谁？
我一直喜欢科学人员。所以在某种意义上，斯波克在第一个系列中很有趣，我有点喜欢 Data [《下一代》中的机器人]。Data 可能是我最喜欢的角色。