引力是制約人類飛向太空的主要因素，它的存在使得地球有了第一、二、三宇宙速度，讓人類的飛船在飛向太空和太陽(yáng)系外時(shí)，需要消耗大量的燃料，那么如果有一種材料，可以隔斷萬(wàn)有引力，人類的飛船能無(wú)限加速嗎？

引力作用下的宇宙速度

開(kāi)普勒通過(guò)他的老師第谷留下的大量資料總結(jié)出了行星三大定律，但當(dāng)時(shí)他并不知道這是為什么，因?yàn)橐恢币脚ｎD發(fā)現(xiàn)萬(wàn)有引力定律才能知道天體為什么要這樣運(yùn)行，因此開(kāi)普勒三大定律降格為了定理！

而早期剛剛在牛頓總結(jié)出萬(wàn)有引力定律后，他就已經(jīng)思考了一種模式脫離地球引力的模式！它的原理是這樣的：既然天體之間的引力與它們的質(zhì)量成正比，而與它們之間距離的平方成反比，那么可以利用高速繞行地球，達(dá)到”離心力“與引力平衡！

要理解起來(lái)并不難，我們都知道在引力都是垂直指向地心的，而“離心力”則可以和其“抵消”，這個(gè)速度就是第一宇宙速度！這個(gè)理論和牛頓的作用與反作用定律完美結(jié)合，就可以制造火箭飛上太空啦！

引力到底是怎么回事？

其實(shí)在引力到底是什么東西的問(wèn)題上，牛頓并沒(méi)有理解透徹，表現(xiàn)出來(lái)就是，萬(wàn)有引力定律在絕大部分場(chǎng)合下，都是適用的，因?yàn)槭呤兰o(jì)和十八世紀(jì)的天體力學(xué)飛速發(fā)展，就得益于萬(wàn)有引力的認(rèn)識(shí)基礎(chǔ)，其中最有名的就是拉普拉斯對(duì)于太陽(yáng)行星運(yùn)動(dòng)的證明，他是天體力學(xué)的開(kāi)創(chuàng)者之一！

但萬(wàn)有引力因?yàn)樵谡J(rèn)識(shí)上的不足，導(dǎo)致了它使用方面的局限，最著名的問(wèn)題就是法國(guó)數(shù)學(xué)家勒維耶發(fā)現(xiàn)水星運(yùn)動(dòng)的觀測(cè)值比根據(jù)牛頓定律算得的理論值每世紀(jì)快38"，這就是水星進(jìn)動(dòng)問(wèn)題！萬(wàn)有引力無(wú)法解決此事！

這得1916年愛(ài)因斯坦的廣義相對(duì)論出世后才得以解決，在廣相推出以前的1905年，愛(ài)因斯坦就在前人的基礎(chǔ)上以狹義相對(duì)性原理和光速不變?cè)硗瞥隽霜M義相對(duì)論，大獲成功后使得愛(ài)因斯坦名聲大噪，但推出的廣相卻讓科學(xué)界有些措手不及，因?yàn)檫@個(gè)高深的理論讓大部分科學(xué)家都有些懵逼！不過(guò)物理學(xué)家惠勒有兩句非常容易理解的總結(jié)：

“質(zhì)量告訴時(shí)空該如何彎曲，時(shí)空告訴質(zhì)量該如何運(yùn)動(dòng)”

圍繞這一點(diǎn)，廣相的對(duì)于引力的解釋是質(zhì)量彎曲時(shí)空，所以準(zhǔn)確的說(shuō)萬(wàn)有引力并不是一種力，它只是時(shí)空彎曲尺度的形容，當(dāng)然我們現(xiàn)在將其定義為引力并沒(méi)有什么大問(wèn)題，因?yàn)槲覀冇^測(cè)到的引力是質(zhì)量在時(shí)空中所表現(xiàn)出來(lái)的現(xiàn)象！

如果隔絕引力，能無(wú)限加速嗎？

上文中我們簡(jiǎn)單理解了引力，也了解飛出地球的方法，還有簡(jiǎn)單提及了作用與反作用定律！那么可以來(lái)一個(gè)假設(shè)了！假如引力被隔絕，能不能讓飛船無(wú)限加速？

當(dāng)引力消失后，飛船的質(zhì)量是多少？

在這里我們必須要來(lái)了解下慣性質(zhì)量和引力質(zhì)量，慣性質(zhì)量指的是物體慣性大小的量，體現(xiàn)在物體加速或者減速時(shí)對(duì)外力的抵抗能力；引力質(zhì)量則是描述的是物體產(chǎn)生引力場(chǎng)的能力，或者與其他引力場(chǎng)相互作用的能力，或者說(shuō)是彎曲時(shí)空的能力。

在廣義相對(duì)論中，愛(ài)因斯坦把“慣性質(zhì)量=引力質(zhì)量”作為等效原理，從而建立了廣義相對(duì)論，當(dāng)然在本例中我們不需要再深入理解兩者，只要知道慣性質(zhì)量=引力質(zhì)量即可！

當(dāng)別的天體對(duì)它的引力消失后，看起來(lái)它的質(zhì)量等于0了是嗎？其實(shí)完全不能這樣假設(shè)，因?yàn)檫@個(gè)物體本身彎曲時(shí)空的能力依然存在！當(dāng)然我們可以假設(shè)本身引力質(zhì)量也為零，但它的慣性質(zhì)量依然是存在的，也就是說(shuō)，它在一片周圍天體都無(wú)限遠(yuǎn)的太空中加速時(shí)，引力盡管不再約束它，但慣性質(zhì)量仍然會(huì)羈絆它前進(jìn)！

也就是說(shuō)它加速時(shí)候仍然遵循牛頓三大運(yùn)動(dòng)定律，這一點(diǎn)是本宇宙的規(guī)則，或者說(shuō)是公理！不過(guò)按牛頓運(yùn)動(dòng)定律來(lái)說(shuō)，它一直可以加速，最后超過(guò)光速，甚至可以超過(guò)好幾倍光速，這在經(jīng)典力學(xué)中并不矛盾！

其實(shí)最關(guān)鍵一點(diǎn)是引力其實(shí)也沒(méi)法切斷，理論上根據(jù)引力的量子力學(xué)解釋，我們隔絕引力子即可，但更有可能的引力是質(zhì)量在時(shí)空中的表現(xiàn)來(lái)解釋的話，可能要更高層次的空間與維度理解才可以，所以我們對(duì)于隔絕引力，那肯定是一臉懵逼的。

如果沒(méi)有引力，飛船真的能超過(guò)好幾倍光速嗎？

很可惜并不能這么理想化，因?yàn)橛匈|(zhì)量的物體有一個(gè)速度的天花板，那就是光速！早在1905年愛(ài)因斯坦狹義相對(duì)論推出之前，洛侖茲就為以太漂移實(shí)驗(yàn)背過(guò)書，因此他在1890年時(shí)就以洛侖茲變換中的運(yùn)動(dòng)方向上尺縮效應(yīng)來(lái)解釋以太漂移的零結(jié)果！

邁克爾遜-莫雷實(shí)驗(yàn)示意圖

但從洛侖茲變換中同樣可以推導(dǎo)出質(zhì)增效應(yīng)和鐘慢效應(yīng)，在狹義相對(duì)論中的差異并不大，其中與我們加速能不能超過(guò)光速直接相關(guān)的是質(zhì)增效應(yīng)，它推導(dǎo)的結(jié)果會(huì)讓飛船的速度超過(guò)10%時(shí)不得不考慮相對(duì)論效應(yīng)（其實(shí)在衛(wèi)星繞行地球的低速運(yùn)動(dòng)中就必須考慮精密計(jì)時(shí)的鐘慢效應(yīng)了，比如GPS或者北斗衛(wèi)星都有考慮相對(duì)論效應(yīng)，否則誤差極大）！

而在其速度越來(lái)越接近光速時(shí)，質(zhì)增效應(yīng)會(huì)讓飛船等效質(zhì)量接近無(wú)窮大，此時(shí)即使再大的推力其實(shí)也無(wú)濟(jì)于事，因?yàn)闆](méi)有任何推力能讓一個(gè)無(wú)窮大質(zhì)量的飛船速度再增加，所以窮盡技術(shù)，牛頓第三定律的速度上限是光速！

有沒(méi)有辦法讓飛船速度超過(guò)光速？

超光速理論其實(shí)不少，比如快子（迅子）就一直以高于光速運(yùn)行，但卻未曾證實(shí)有這種粒子！還有波動(dòng)信號(hào)的相速度和群速度也超過(guò)光速，宇宙膨脹也超過(guò)光速，但這些都是理論不是無(wú)法應(yīng)用于飛船就是未曾證實(shí)！

現(xiàn)在科幻作品中最常用的超光速理論是阿庫(kù)別瑞引擎，這是利用空間膨脹帶動(dòng)飛船運(yùn)動(dòng)的理論，因?yàn)榭臻g膨脹可以超光速，而且在時(shí)空泡中的飛船相對(duì)于周圍空間靜止，可以避免相對(duì)論效應(yīng)，因此從理論上看這是存在的！

但要實(shí)現(xiàn)卻難度極大，因?yàn)槲覀冋也坏揭环N可以扭曲時(shí)空的物質(zhì)，比如讓空間膨脹的奇異物質(zhì)，因此到現(xiàn)在為止，所有關(guān)于這個(gè)引擎的理論還停留在想象上，當(dāng)然你別失望，現(xiàn)在還只是想象，連成體系的科學(xué)理論都還沒(méi)有！