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科幻小说中的黑科技，正在成为现实 | 科学世界·特辑

2026-04-10 16:49

来源：澎湃新闻·澎湃号·湃客

瞬移能实现吗？

可以把身体变透明隐藏起来吗？

人类能在火星上生活吗？

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这些只在电影里出现的黑科技，真的能走进现实吗？“科幻小说之父”、法国作家儒勒·凡尔纳曾说：“但凡人能想象之事，必有人能将其实现。”所以这些曾只存在于科幻大片里的狂想，也许就会出现在不远的明天。

下面，小科将重点介绍一些在科幻小说中所出现的、接近于幻想或未来有望实现的技术。

“瞬移”有可能实现吗？

像《星际迷航》（1966年）和《星球大战》（1977年）那样乘坐宇宙飞船在浩瀚星系中自由飞翔令人着迷。要想像电影那样自由穿梭于宇宙空间，需要有能比光速（每秒约30万千米）更快的移动技术。然而，根据解释时空性质的理论“相对论”，任何物体的运动速度都不可能超过自然界的最高速度光速。也就是说，从原理上来说，宇宙飞船不可能超光速移动。

·控制时空，让宇宙飞船瞬移

因此，在很多宇宙题材的科幻小说中，并不是让宇宙飞船本身加速到超光速，而是通过用某种方法控制时空而让宇宙飞船“瞬移”到其他空间。

其中，最为“现实”的方法是“虫洞”。虫洞是相对论预言的、连接遥远两点的时空结构。通过虫洞后，可以瞬间穿越到几光年远的地方。

《超时空接触》是一部描写虫洞的科幻作品。采用怎样的科学可行的方法去寻找宇宙另一端的智慧生命？对此，原著作者卡尔·萨根进行了认真思考并咨询了美国物理学家基普·索恩博士（2017年获诺贝尔物理学奖），其提出的方案就是虫洞。

在索恩博士担任监制之一的科幻电影《星际穿越》（2014年）中也出现了虫洞。这部电影讲述了人类因地球环境恶化而陷入灭绝危机，寻找适合移居的其他行星建立新家园的故事。故事里，主人公库珀等人利用某种智慧生命在土星附近所建造的虫洞，前往有居住可能性的行星。

通过时空的“虫蛀洞”来瞬间移动

图片描绘了用2维平面表现空间时的虫洞。空间呈沙漏形弯曲的部分是虫洞。电影《星际穿越》中有利用纸和笔解释虫洞的场景。在纸上选两个点，把纸对折让这两个点重合，用笔把重合的两点戳穿。用笔戳穿的部分就相当于连接两个不同时空的虫洞。

·具有负质量的“奇异物质”不可或缺

广义相对论基本方程的解中可以出现虫洞，但科学家并不知道宇宙中是否实际存在虫洞。要想让虫洞稳定存在，必须在时空中注入拥有“负质量”、受引力场排斥等神奇性质的“奇异物质”。相关研究者认为，具有负质量的状态在极小区域内瞬间存在，但能否将这种状态作为奇异物质提取出来，而且是否有可能收集到虫洞保持稳定所需的数量？这些全然不知。

也有人提出了不使用虫洞瞬移的方法，墨西哥物理学家米给尔·阿库别瑞提出了“阿库别瑞引擎”。虽然我们不知道是否真的能实现瞬移，但科学上并没有证明它是不可能的。

阿库别瑞引擎（图片源自网络）

阿库别瑞引擎是用特殊的“曲速泡”包裹宇宙飞船的方法。曲速泡的前方具有使空间收缩的性质，后方具有使空间膨胀的性质，因此曲速泡会整体向前移动。而且，从这个曲速泡外面来看，即使曲速泡以超光速前进，与相对论也不矛盾。不过，要想实现这一点，可能需要具有负质量的奇异物质。

可以把身体变透明隐藏起来吗？

广受欢迎的漫画《攻壳机动队》（1989年）描绘人类和机器融为一体的未来社会，里面出现了叫作“光学迷彩”的隐身技术。东京大学的稻见昌彦教授在1999年成功开发出了类似的光学迷彩，受到了极大关注。

《攻壳机动队》士郎正宗著

这本科幻漫画描绘了在连接大脑和网络的“电子脑”以及把身体改造成机器人的“义体化”日益发展的世界里，为了打击日益严重的犯罪而成立的“公安9课”，亦称“攻壳机动队”的故事。这部漫画因预言了许多现代尖端技术而受到广泛好评。在剧院版动画《攻壳机动队》（Ghost in the Shell，1995）中，身穿热光学迷彩服而隐身的草薙素子奇袭藏身高楼之中的敌人的开场场景非常有名。

·在身体上映射出周围的风景

《攻壳机动队》描绘了身穿光学迷彩服而隐身的主人公草薙素子巧妙避开敌人、执行任务的场景。但从严格意义上来说，光学迷彩这一技术并不是使自己的身体变透明，而是通过将周围的景色映射在自己身体上而与环境融为一体，使对方意识不到自己的存在，也可以说是模拟周围环境的“拟态”技术。

稻见教授利用一种叫作“逆反射材料”的特殊材料成功实现了这一技术。通常情况下，用投影仪将风景投射到人体上时，会因光线漫反射而导致影像扭曲失真。而且，如果周围太亮的话，影像也会不清晰。但逆反射材料具有向光入射的同一方向反射的性质，因此，投影仪投射的光不会漫反射，而是直接返回观看影像的人一侧。因此，穿上用逆反射材料制成的斗篷，即使在明亮的环境中也能清晰地映射出背后的景色。

目前，大家正在积极探讨如何应用稻见教授开发的光学迷彩技术。例如，将汽车内部隐形，可看到外部景色的“隐形驾驶室”。具体来说，就是使用逆反射材料做汽车内饰，通过将外部景色投影到内饰上，从而使得车内看上去是透明的。倒车时，通过将后排座椅隐形，可以更方便地停车。

稻见教授表示，例如将天空景色投影在车内的话，就能体验到汽车宛如在空中行驶的感觉。隐形驾驶室非常适合自动驾驶，今后随着自动驾驶越发普及，这项技术或许也将得到广泛应用。

·控制光的折射来隐形

除了光学迷彩，其他方式的隐形研究也在如火如荼地进行。例如，通过化学上改变生物组织的折射率而使小鼠尸体看上去透明的技术等。

东京大学的上田泰己教授于2014年成功开发出可将动物脏器或全身变成透明的“CUBIC试剂”。这种试剂可以去除色素、脂质等导致光线散射的物质。这样一来，光线就会直线前进，全身看上去是透明的。上图展示了利用CUBIC试剂将小鼠全身变成透明的情景。

此外，还有利用自然界中不存在的、具有“负折射率”的“超材料”这种特殊物质，通过使光线绕过对象物体而实现“隐形”的技术。今后，不仅光学迷彩，隐形斗篷也有可能变成现实。下面将展示三个使身体隐形的案例。

·经典科幻小说《隐形人》的技术变为现实

英国科幻作家赫伯特·乔治·威尔斯（1866~1946）的小说《隐形人》（1897年）是描绘隐形技术的科幻小说鼻祖。主人公格里芬博士通过化学上改变自己的皮肤、脏器、血液等全部身体组织，使其不反射光而成功将自己变成了隐形人。

·利用光学迷彩使身体看上去透明的稻见教授

图片是身穿光学迷彩服的稻见教授。其原理是，拍摄被稻见教授挡住的看不见的背后景色（楼梯扶手等），通过投影仪立体投射到稻见教授身体上，就能看到其背后的景色。稻见教授说，他刚进入大学研究室时，收到了《攻壳机动队》这本漫画，“当时要是没有读过这本漫画的话，根本无法跟上研究室的讨论节奏，攻壳机动队就像一本教科书”。

·用超材料做成隐身斗篷

“超材料”是具有自然界所没有的特性的人造物质。通过在物质中嵌入比光的波长（可见光为380~780纳米）更小的微结构，就能自由控制物质的光学性质，例如，将光折射到普通物质无法实现的方向。利用这种性质，从理论上说可以制成科幻小说中所描绘的“隐形斗篷”。

下面描绘了用超材料制作“隐形斗篷”的原理。众所周知，在河流中放一块石头，河水会绕过石头，再回到原来的水流中。与此相同，用超材料覆盖想要隐藏的物体时，从物体背后射过来的光会绕过物体行进，这样一来，我们的眼睛就只能看到物体的背景，因此，物体看上去好像从我们的视野中消失了。

人类能在火星上生活吗？

《火星救援》（2015年）是一部讲述载人火星探测的科幻电影。载人火星探测计划“阿瑞斯3号”的宇航员正在火星上收集样本时遭受了猛烈的沙尘暴袭击，来不及逃脱的主人公马克·沃特尼被迫留在火星上，而4年后才会执行下一次火星任务。在与地球中断通信、没有足够食物和水的绝望状况下，沃特尼面临着在火星上的终极生存挑战。

·启动模拟火星的生存实验

电影中，身为植物学家、机械工程专家的沃特尼依靠科学之力解决了很多问题，比如，栽培土豆、净化水、恢复与地球的通信等。其中的许多场景都是基于美国航天局（NASA）正在实际研究的技术而进行的现实性描述。实际上，NASA一直在开展移居火星模拟实验，之前还实施了长达一年多的实验项目“CHAPEA”（2023年6月~2024年7月）。

在这个实验中，4名科学家被隔离在与火星环境相似的实验设施（火星沙丘阿尔法）中，并进行了蔬菜栽培、太空行走、机器操作等各种在火星上可能发生的活动。3D打印的160平方米的居住空间中，设有宇航员生活的寝室、厨房、休息室、工作区域等，外面还再现了像火星一样到处都是红土的空间。2025年秋季已开展第二期实验。

火星基地的想象图

这是NASA制作的火星居住基地的想象图。中间是宇航员，右侧是宇航员居住的地方，左侧是火星探测车。

·移居火星还存在许多挑战

美国太空探索技术公司“SpaceX”正在研发大型宇宙飞船“星舰”，旨在2050年前实现100万人移居火星的雄伟计划。但是，要让如此多的地球人移居火星，还面临许多挑战。

例如，火星上非常寒冷，平均气温零下65摄氏度，气压也只有地球的大约140分之1，而且火星表面没有氧气和液态水，并不适合人类居住。因此，要想实现大规模的火星移民，将火星改造成与地球相似环境的“地球化”技术不可或缺。

美国科幻作家金·斯坦利·罗宾逊的小说《红火星》（1992年）是描绘火星“地球化”改造的科幻小说之一。小说中描绘了火星“地球化”改造的具体方法，例如将巨型卫星反射镜发送到火星轨道上，使阳光反射到星球表面从而提高火星温度等。另外，小说还描述了移居火星所带来的伦理性和政治性主题，比如，为了人类自身的方便而改变火星环境所引发的强烈抗议。

真实描述移居火星问题的经典名著《红火星》是美国科幻作家金·斯坦利·罗宾逊创作的《火星三部曲》的第一部，描绘了2026年到达火星的100位科学家在火星上进行环境调查以及为了实现“地球化”改造所付出的努力。这部小说不仅讨论了技术上的课题，还将通过“地球化”来改造火星环境、移居地的权力斗争、新社会秩序的构建等伦理性和政治性问题设为了重要主题。