银河系到底能不能探索？昨晚我盯着天花板想了很久
昨晚关灯躺在床上，天花板漆黑一片，我突然想到一个问题：如果我们人类真想去银河系里溜达溜达，这事儿到底靠不靠谱？不是那种科幻电影里嗖一下穿越的桥段，而是正儿八经地琢磨——以我们现在的认知,探索银河系究竟有没有可能。
这个问题一冒出来,我就睡不着了。
你可能也想过类似的事情，抬头看星星的时候，总觉得那些光点离我们也没多远，但实际上,银河系的尺度大得让人脑子发晕。
先搞清楚银河系到底有多大
别急着说"我知道银河系很大"，咱们把数字摆出来感受一下，银河系的直径大约是10万到18万光年，注意单位是光年，光跑一年的距离，光每秒钟能绕地球七圈半，就这个速度,从银河系这头跑到那头也得十几万年。
我们所在的太阳系，位置在银河系的一条旋臂上，叫猎户臂，离银河系中心大概6万光年，这意味着，哪怕我们发明了光速飞船,飞到银河系中心也要两万六千年。
再来看看尺度换算,会更直观一些：
| 参考对象 | 距离/尺寸 | 如果用光速走 |
| 地球到月球 | 约38万公里 | 3秒 |
| 地球到太阳 | 约1.5亿公里 | 8分钟 |
| 太阳到最近的恒星比邻星 | 约4.2光年 | 2年 |
| 太阳到银河系中心 | 约2.6万光年 | 6万年 |
| 银河系直径 | 10万至18万光年 | 10万至18万年 |
看到这组数字，你是不是也觉得有点绝望？但这还只是银河系内部的距离，要知道银河系只是宇宙中几千亿个星系里普普通通的一个，光是把这些数字看清楚,就已经够震撼了。
（想象图：我们太阳系在银河系旋臂中的大致位置，银河系中心区域恒星密集得让人窒息）
挡在我们面前的不是距离，是物理定律
费曼老爷子当年讲物理的时候有个习惯，他不喜欢用术语吓唬人，而是用最直白的方式让你明白事情的本质,我也试着用这个思路来说。
探索银河系最大的障碍，不是技术问题，是物理定律的硬限制，爱因斯坦的狭义相对论说得明明白白：任何有质量的物体都无法达到光速，越接近光速，物体质量越大，需要的能量就越恐怖，真要加速到光速的99.99%,你需要的能量可能比整个太阳系的能量还多。
这就尴尬了，光速这堵墙挡在面前，银河系动辄几万光年的距离就成了天堑，就算我们造出接近光速的飞船，飞个来回，地球上几十万年过去了，你的朋友、家人、甚至整个文明形态可能都完全不同了，探索回来发现地球已经不是你认识的那个地球,这事儿想想也挺扎心的。
相对论还留了一扇窗，时间膨胀效应告诉我们，飞船上的人感受到的时间会比地球上慢得多，如果你以99.999%光速飞行，飞船上的人可能只过了几年，银河系中心就到了——但地球上的时间照样流逝了好几万年。
那人类现在到底能干什么
说完了让人沮丧的部分，咱们聊点实际的，虽然肉身探索银河系目前看不太可能，但我们已经在用其他方式"探索"了。
人类已经发射的星际探测器里，旅行者1号和2号是最出名的，旅行者1号飞了四十多年，现在的速度大概是每秒17公里，听着挺快是吧？按这个速度，飞到比邻星需要7万年左右，飞到银河系中心？算都不用算,数字大到没有实际意义。
但探测器代表的是另一种思路：我们不一定非得把人送过去，让机器替我们去看,把数据传回来就行了。
更重要的突破来自天文观测，我们现在的"探索"主要靠这几样工具：
- 光学望远镜——在可见光波段观察恒星和行星
- 射电望远镜——接收来自银河系深处的无线电信号，可以穿透星际尘埃
- X射线和红外望远镜——探测黑洞、中子星这类极端天体
- 引力波探测器——2015年之后的新窗口，能"听"到黑洞碰撞引发的时空涟漪
盖亚卫星这几年做的事尤其值得提，它的任务是对银河系进行三维测绘，精确到每个恒星的位置、距离、运动方向，到2022年，盖亚已经测定了超过18亿颗恒星的数据,这是人类第一次真正意义上绘制出银河系的精细地图。
（想象图：盖亚卫星绘制的银河系三维星图，恒星密度分布一目了然）
如果真的想去，有哪些理论上的"后门"
聊到这儿，你可能会问：难道就真的没有任何办法了吗？科幻里那些曲速引擎、虫洞什么的,都是编的吗？
理论上，有些方案确实没有被物理定律完全堵死,只不过离实现还远得离谱。
曲速引擎：压缩时空而不是加速飞船
米格尔·阿尔库别雷在1994年提出了一个概念，利用广义相对论里时空可以弯曲的特性，把飞船前面的空间压缩、后面的空间膨胀，让飞船处在一个"时空泡"里被推着走，这样一来，飞船本身相对周围空间的速度并没有超过光速，不违反相对论,但泡的移动速度可以远超光速。
听起来很美妙，问题是：要制造这种效果，需要负能量密度的物质，这种物质在宏观尺度上我们从来没见过，量子层面倒是有卡西米尔效应这样的类似现象，但离工程应用差了十万八千里，而且维持一个曲速泡需要的能量，早期估算高得离谱，差不多相当于整个木星质量的能量，好在这几年有研究者重新计算，发现如果改变泡的几何形状，能量需求可以大幅降低，降到可能只需要几百公斤的负能量——这依然是我们现阶段完全做不到的事情。
虫洞：抄近道的想法很诱人
另一种思路是不跟距离较劲，直接找捷径，如果时空像一张纸，对折起来在两点之间打个洞，距离就瞬间变短了，这就是虫洞的基本想法,同样来自广义相对论的方程解。
虫洞的问题比曲速引擎还多，首先它也会坍缩得飞快，你需要某种"奇异物质"来撑住洞口，其次我们压根不知道虫洞是否真实存在，在哪儿，怎么进去，进去之后能不能活着出来，这就像你知道理论上可以挖一条隧道从北京直通纽约，但你没工具、没预算，连地质结构都不清楚,只能在地图上画画箭头。
世代飞船：不赶时间的话，慢慢飞
还有一种更朴实但更残忍的方案：不追求速度，把人放进一个自给自足的巨型飞船里，几百年、几千年地飞，上去的人知道自己活不到目的地，但他们的孙子、孙子的孙子或许可以抵达另一颗恒星。
这个方案技术上没有违反任何物理定律，但它带来的伦理问题和社会学问题极其复杂，封闭空间里的一群人，繁衍几十代，社会结构会不会崩溃？后代有没有权利选择不下船？飞了几千年到达之后发现目的地不适合生存怎么办？这些问题每一个都让人头疼。
探索银河系到底可不可能
写到这儿,我发现这个问题其实没有简单的答案。
如果问的是"人类肉身在可见的未来能不能在银河系里自由穿梭"，那答案是几乎不可能，物理定律的限制太硬了,我们对能量和材料的掌控能力还差得太远。
但如果问的是"人类能不能理解银河系、能不能以某种方式触达银河系的各个角落"，那答案是也许有可能，而且我们已经在做了，望远镜是眼睛的延伸，探测器是手的延伸，每一张银河系照片、每一组恒星轨道数据,都是探索的一部分。
我有时候会觉得，人类探索银河系这件事，跟古代人探索地球很像，一千年前的人觉得跨越大洋是痴人说梦，海洋尽头的龙和深渊让人不敢远航，但后来哥伦布、麦哲伦他们还是出发了，虽然过程惨烈，代价巨大，但终究证实了地球是圆的,海洋是连通的。
银河系之于我们，也许就像海洋之于古人，现在看觉得无边无际，但谁能说几万年后的智慧生命——不管是不是人类的后代——不会在银河系的各个旋臂间往来呢？
只不过，那可能已经不是我们现在理解的"人类"了，也许未来探索银河系的，是会和机器融合的新形态生命，或者干脆就是我们创造的自主探测器，携带着人类文明的信息，在银河系里漂流,等着被别的文明发现。
想想也挺浪漫的，此刻你坐在家里读这篇文章的时候，旅行者1号还在太阳系边缘静静地飞，它的核电池还能撑几年，几年之后，它将彻底沉默，变成一个再也发不出信号的小金属盒子，以每秒17公里的速度继续向前,飞向未知。
也许几十万年后，它会漂到某颗恒星的引力范围里，那时候地球上还有没有人,都不好说了。