1977年，“旅行者1號”探測器發射升空，經過了43年的飛行，現在的它已經飛到了200多億公里之外，早已擺脫了太陽風的侵襲，成為了迄今為止人類所製造的距離地球最遠的物體。這樣的成績看上去是令人感到欣慰的，但假如從太陽系的範圍來看的話，你就會發現，“旅行者1號”探測器所飛行的距離根本就不值不提。
天文學家告訴我們，太陽系真正的邊界是“奧特星雲”，這是一個包裹著太陽系的球體雲團，其半徑大約為1光年，即9.46萬億公里。也就是說，“旅行者1號”探測器飛了那麼久，其實連太陽系半徑零頭的零頭都沒有飛到，而它要飛出太陽系，還需要上萬年的時間。所以如果要問人類為什麼無法跨越星際，那麼最直接的答案就是人類無法征服宇宙中的距離。
為什麼會這樣呢？我們一般都會認為這是因為人類缺少強大的能量來源，從而無法為飛行器提供足夠的動力，正因為如此，我們才特別期待可控核聚變技術的成功，因為這種技術可以給我們帶幾乎無限的能量。
然而你可能不知道的是，要飛出太陽系，並非一定要掌握可控核聚變，其實我們還有一條捷徑，從理論上來講，人類之所以無法跨越星際，可能只是因為我們缺少一種物質。
這種物質就是“負物質”，注意，“負物質”並不是我們常聽到的“反物質”，它們的區別在於，“反物質”是指與普通物質狀態相反的物質，而“負物質”則是指質量為負的物質。下面我們來看看這種物質有哪些特性。
在給一個物體施加一個力F的時候，這個物體就會具備一個F/M（M指物體的質量）的加速度，其方向與F相同，這是普通物質所表現出來的特性，而對於“負物質”來說，由於它的質量為負數，所以在這種情況下，由“負物質”構成的物體，會具備一個-F/M的加速度。也就是說，它的加速度是與F相反的，比如說當F的方向是向前時，它的加速度方向卻是向後。
我們不難推測出，當普通物質被萬有引力吸引時，“負物質”卻表現為排斥，這就意味著“負物質”是反引力的。但這些都不是重點，重點是如果將普通物質與“負物質”混合在一起，我們就可以得到質量為零的物質，道理很簡單，質量為1公斤的普通物質加上質量為-1公斤“負物質”，其總質量就為零。
想象一下，假如我們擁有一艘質量為零的宇宙飛船會怎麼樣？答案就是我們只需要給它一點點動力，就可以讓它的速度迅速提升，而因為它的質量為零，完全不受相對論的“質增效應”的限制，所以這艘宇宙飛船就可以達到光速。
顯而易見的是，要得到這“一點點動力”並非一定要掌握可控核聚變，事實上這完全可以由我們現在所使用的化石燃料來提供，這就意味著，只要我們找到了這種物質，就可以輕易地飛出太陽系，從而透過這條捷徑完成人類跨越星際的夢想。
看到這裡可能有人會說了，這只不過是一個基於數學的推論，實際情況卻是，宇宙中根本就不可能存在這種物質。其實不然，儘管我們現在還沒有關於“負物質”的確切證據，但在過去的研究工作中，科學家還是找到了一些蛛絲馬跡暗示了“負物質”存在的可能性。
首先就是“卡西米爾效應”，科學家發現，如果將兩塊表面光滑的薄金屬板平行置入真空中，那麼在這兩塊金屬板靠得足夠近的時候，就會受到一種使它們互相靠近的力——“卡西米爾力”。
需要指出的是，“卡西米爾效應”在1948年就由物理學家亨德瑞克.卡西米爾（Hendrik Casimir）提出，直到1996年才得到證實，之所以拖了這麼久的時間，是因為驗證“卡西米爾效應”的實驗要求極高，必須要非常嚴格地排除由引力和電磁力所產生的影響。
“卡西米爾效應”告訴我們，真空可以“推著”這兩塊金屬板互相靠近，這就說明了這兩塊金屬板中的能量比真空還低，而眾所周知，真空的能量是零，那麼比零還低的能量是什麼呢？答案就是“負能量”。
根據愛因斯坦的描述，能量和質量只是物質的兩種表現形式，在一定的條件下，它們是可以互相轉換，這就意味著，從理論上來講，“負能量”也可以轉換成“負質量”。
除了“卡西米爾效應”暗示了“負物質”的存在以外，在2017年的時候，華盛頓大學的物理學教授邁克爾.福布斯（Michael Forbes）的研究團隊還在實驗室中觀察到了一種具有“負物質”特性的原子。
在實驗中，研究人員將一些原子（銣原子）冷卻到接近絕對零度的溫度，從而讓它們形成了“玻色-愛因斯坦冷凝物”，在此之後，當研究人員用一組鐳射束來“踢動”它們時，觀察到了一些原子表現出了“負物質”的特性，即當它受到向前的力的時候，卻會具備向後的加速度。
總而言之，宇宙的神秘遠遠超出了我們的認知，雖然“負物質”是基於數學的推論，但這並不違反物理規律，並且還有跡象暗示了它們存在的可能性，因此可以說，我們要飛出太陽系，並非一定要掌握可控核聚變，其實我們還有一條捷徑（或許還有更多），而現在的人類之所以無法跨越星際，可能只是因為我們缺少這種物質。
本文參考資料：M.A. Khamehchi et al, Negative-Mass Hydrodynamics in a Spin-Orbit–coupled Bose-Einstein Condensate, Physical Review Letters (2017).
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