1977年，“旅行者1号”探测器发射升空，经过了43年的飞行，现在的它已经飞到了200多亿公里之外，早已摆脱了太阳风的侵袭，成为了迄今为止人类所制造的距离地球最远的物体。这样的成绩看上去是令人感到欣慰的，但假如从太阳系的范围来看的话，你就会发现，“旅行者1号”探测器所飞行的距离根本就不值一提。
天文学家告诉我们，太阳系真正的边界是“奥特星云”，这是一个包裹着太阳系的球体云团，其半径大约为1光年，即9.46万亿公里。也就是说，“旅行者1号”探测器飞了那么久，其实连太阳系半径零头的零头都没有飞到，而它要飞出太阳系，还需要上万年的时间。所以如果要问人类为什么无法跨越星际，那么最直接的答案就是人类无法征服宇宙中的距离。
为什么会这样呢？我们一般都会认为这是因为人类缺少强大的能量来源，从而无法为飞行器提供足够的动力，正因为如此，我们才特别期待可控核聚变技术的成功，因为这种技术可以给我们带几乎无限的能量。
然而你可能不知道的是，要飞出太阳系，并非一定要掌握可控核聚变，其实我们还有一条捷径，从理论上来讲，人类之所以无法跨越星际，可能只是因为我们缺少一种物质。
这种物质就是“负物质”，注意，“负物质”并不是我们常听到的“反物质”，它们的区别在于，“反物质”是指与普通物质状态相反的物质，而“负物质”则是指质量为负的物质。下面我们来看看这种物质有哪些特性。
在给一个物体施加一个力F的时候，这个物体就会具备一个F/M（M指物体的质量）的加速度，其方向与F相同，这是普通物质所表现出来的特性，而对于“负物质”来说，由于它的质量为负数，所以在这种情况下，由“负物质”构成的物体，会具备一个-F/M的加速度。也就是说，它的加速度是与F相反的，比如说当F的方向是向前时，它的加速度方向却是向后。
我们不难推测出，当普通物质被万有引力吸引时，“负物质”却表现为排斥，这就意味着“负物质”是反引力的。但这些都不是重点，重点是如果将普通物质与“负物质”混合在一起，我们就可以得到质量为零的物质，道理很简单，质量为1公斤的普通物质加上质量为-1公斤“负物质”，其总质量就为零。
想象一下，假如我们拥有一艘质量为零的宇宙飞船会怎么样？答案就是我们只需要给它一点点动力，就可以让它的速度迅速提升，而因为它的质量为零，完全不受相对论的“质增效应”的限制，所以这艘宇宙飞船就可以达到光速。
显而易见的是，要得到这“一点点动力”并非一定要掌握可控核聚变，事实上这完全可以由我们现在所使用的化石燃料来提供，这就意味着，只要我们找到了这种物质，就可以轻易地飞出太阳系，从而通过这条捷径完成人类跨越星际的梦想。
看到这里可能有人会说了，这只不过是一个基于数学的推论，实际情况却是，宇宙中根本就不可能存在这种物质。其实不然，尽管我们现在还没有关于“负物质”的确切证据，但在过去的研究工作中，科学家还是找到了一些蛛丝马迹暗示了“负物质”存在的可能性。
首先就是“卡西米尔效应”，科学家发现，如果将两块表面光滑的薄金属板平行置入真空中，那么在这两块金属板靠得足够近的时候，就会受到一种使它们互相靠近的力——“卡西米尔力”。
需要指出的是，“卡西米尔效应”在1948年就由物理学家亨德瑞克.卡西米尔（Hendrik Casimir）提出，直到1996年才得到证实，之所以拖了这么久的时间，是因为验证“卡西米尔效应”的实验要求极高，必须要非常严格地排除由引力和电磁力所产生的影响。
“卡西米尔效应”告诉我们，真空可以“推着”这两块金属板互相靠近，这就说明了这两块金属板中的能量比真空还低，而众所周知，真空的能量是零，那么比零还低的能量是什么呢？答案就是“负能量”。
根据爱因斯坦的描述，能量和质量只是物质的两种表现形式，在一定的条件下，它们是可以互相转换，这就意味着，从理论上来讲，“负能量”也可以转换成“负质量”。
除了“卡西米尔效应”暗示了“负物质”的存在以外，在2017年的时候，华盛顿大学的物理学教授迈克尔.福布斯（Michael Forbes）的研究团队还在实验室中观察到了一种具有“负物质”特性的原子。
在实验中，研究人员将一些原子（铷原子）冷却到接近绝对零度的温度，从而让它们形成了“玻色-爱因斯坦冷凝物”，在此之后，当研究人员用一组激光束来“踢动”它们时，观察到了一些原子表现出了“负物质”的特性，即当它受到向前的力的时候，却会具备向后的加速度。
总而言之，宇宙的神秘远远超出了我们的认知，虽然“负物质”是基于数学的推论，但这并不违反物理规律，并且还有迹象暗示了它们存在的可能性，因此可以说，我们要飞出太阳系，并非一定要掌握可控核聚变，其实我们还有一条捷径（或许还有更多），而现在的人类之所以无法跨越星际，可能只是因为我们缺少这种物质。
本文参考资料：M.A. Khamehchi et al, Negative-Mass Hydrodynamics in a Spin-Orbit–coupled Bose-Einstein Condensate, Physical Review Letters (2017).
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