本文发表于《大众科学》的前博客网络，仅反映作者的观点，不一定代表《大众科学》的观点。
至少在《星际迷航》中，光子鱼雷出现在乌托邦之后。这些长篇科幻剧集想象了一个比我们所处的时代和技术超前几个世纪的宇宙，探索了哲学、道德以及物理学中隐秘的复杂性。但最重要的是那些未言明的部分。当让-吕克·皮卡德登上舰长宝座时，24世纪的贫困已经消除，犯罪也已不复存在。《星际迷航》通过丰富的能源资源，使这些人文主义的顶峰成为可能。没有匮乏，生活水平提高了。人们没有理由偷窃或乞讨。所有这一切之所以成为可能，是因为24世纪的人类完全认识到，即使是少量质量的物质内部也蕴藏着无限的能量。《星际迷航》实现了爱因斯坦的梦想，这些梦想的确是推动所有星舰前进的潮汐。光子鱼雷可以向你展示如何实现这一切。
除了牛顿的F=ma之外，爱因斯坦的E=mc2可能是史上最著名的公式，它计算了能源危机的终结。根据这个公式，质量等同于能量——巨大的能量。这是因为即使是公式中很小的质量，也要乘以光速的平方（c2），这是一个大约有20个零的数字（取决于你选择的单位）。你可以把质量中蕴含的能量想象成卡路里。为了测量卡路里，研究人员点燃食物的成分，然后测量火焰能将已知量的水加热多少。水的最终温度越高，被测食物的卡路里就越多。同样，E=mc2中的“E”表示，如果你能“解锁”束缚在某些质量的原子和分子中的所有能量，你将获得多少能量。在《星际迷航》的宇宙中，他们找到了利用反物质做到这一点的办法。
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反物质只是电荷相反的普通物质。一个所有原子和分子电荷都反转的苹果就是一个反苹果。而这个微小的变化会产生巨大的后果。当普通物质与反物质相互作用时，它们会相互湮灭——或完全摧毁对方——并释放（理论上）爱因斯坦方程预测的所有能量。因此，反物质是实现《星际迷航》式能源乌托邦的关键。
像大多数涉及反物质的科幻故事一样，《星际迷航》已经解决了最困难的问题。其中之一是产生。可用的反粒子，如正电子（带正电的电子）和反质子，已经在自然产生的伽马射线中被探测到。然而，它们是转瞬即逝的，并且在这些射线中，它们构成的粒子不到1%。就目前而言，捕获天然反物质是不可能的。人工生成是另一种选择。我们已经在实验室中制造出了反物质，但成本极其高昂——实际上是最高的。1999年，美国国家航空航天局给出的数字是，每克反氢的成本为62.5万亿美元。
反物质的另一个问题是约束。最近的电影，如《达芬奇密码》，让它看起来很容易，但事实并非如此。（这部电影还展示了可能价值100万亿美元的反物质，就放在那个小容器里。）反物质不能接触任何物质，否则就会湮灭。即使约束室里有一丝空气，也会发生湮灭。在现实中，你需要像“彭宁阱”这样的装置，它利用电场和磁场来悬浮反物质。这个解决方案并非科幻——他们在欧洲核子研究中心一直都在这样做。
为了叙事，《星际迷航》避开了反物质生产和约束的问题。联邦的曲速引擎既可以约束也可以利用物质/反物质相互作用释放的巨大能量，而且燃料供应似乎不成问题。在《星际迷航》中，反物质非常丰富，以至于几公斤的反物质就可以用于标准武器。除非你拥有大量的反物质，否则你不会摧毁可以为一个星球提供能量的物质。
这就引出了我们的话题，当然，就是光子鱼雷。
如果没有一大群粉丝为细节争论不休，任何科幻宇宙都是不完整的，《星际迷航》是一个非常完整的宇宙。从科学的角度来看光子鱼雷，意味着要从众多的制造商、型号、重量、有效载荷和射程中挑选。然而，为了简单起见，一个标准的鱼雷可以使用《星际迷航：下一代》中的弹头，它携带1.5公斤的反物质有效载荷。这里，爱因斯坦再次登场。
如果你想在弹头中使用1.5公斤的反物质，你还需要1.5公斤的普通物质来与之反应。由此产生的爆炸将是惊人的，肯定会让沃尔夫中校感到高兴。根据100%效率的E=mc2模型，三公斤物质的湮灭释放的能量，是太阳每秒照射到地球能量的一倍半。这是一个焦耳（能量单位）量级的能量，有17个零，所以也许更好的思考方式是用当量TNT来衡量。换算一下，一枚光子鱼雷相当于一枚64兆吨的炸弹。这比通古斯大爆炸——一次陨石撞击夷平了830平方英里的俄罗斯森林——还要大十倍，几乎是圣海伦斯火山爆发的三倍，并且比有史以来引爆的最大核装置——沙皇炸弹还要大。
简而言之，“企业号”正在探索新的世界和新的文明，而仅仅一枚鱼雷就拥有比第二次世界大战期间所有爆炸物释放的能量还要强大的武器库。幸好他们是探险家，而不是军事行动。
但是，光子鱼雷令人难以置信的破坏力，预示着更大的益处。《星际迷航》未来世界的能源基本上是免费的——使社会摆脱贫困和犯罪——正是因为他们拥有足够的燃料，甚至可以将其用于武器。仅仅一枚光子鱼雷的能量就可以为整个美国供电一整天！而这仅仅是1.5公斤的反物质。这种武器的普遍存在表明，24世纪的人类拥有绰绰有余的能源。能源很廉价。人们得到了解放。
一旦人类进步到能够负担得起将已知宇宙中最好的能源放入一次性鱼雷的地步，能源危机就结束了。人类可以结束所有关于资源的争夺，并开始重新调整对宇宙的关注。也许那是爱因斯坦的梦想之一；那肯定也是吉恩·罗登伯里的梦想之一。
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图片来源:
“企业号”发射的光子鱼雷，根据合理使用许可复制，用于已出版的、基于事实的内容中的教育目的。
