為何連接近光速都如此困難，更別說超越它了

愛因斯坦的狹義相對論明確指出，任何具有質量的物體都無法在真空中達到光速。科幻作家為了描繪人類遨遊星際的未來，通常會借助曲速引擎或超空間等概念，讓太空船不必突破光速就能實現超光速旅行。儘管科學家仍在爭論蟲洞等理論物體是否可能實現這些構想，但更根本的問題是：我們能否真正掌握這類物理現象，隨心所欲地前往目的地？

另一類科幻作品則將光速視為不可突破的極限，轉而描寫以接近光速飛行的巨型太空船。這類故事常利用時間膨脹效應——太空旅行者的衰老速度遠比留在地球的人慢。然而現實中，這類任務還面臨著相對論帶來的另一項挑戰，卻鮮少被提及。

愛因斯坦預測，當物體接近光速時，其質量會增加。這正是解釋光速旅行不可能的原因之一：質量將趨於無限大。太空船上的乘客不會直接感受到質量增加（例如四肢突然變重），但進一步加速將變得愈發困難。根據牛頓第二運動定律（力=質量×加速度），在固定推力下，質量越大加速度越小。

我們已在粒子加速器中驗證這個現象。大型強子對撞機能讓次原子粒子以接近光速運動，但愈接近光速，所需能量就呈指數增長。這類實驗之所以可行，是因為這些粒子的靜止質量極小。即便質量增加數百萬倍，仍能輕易操控。

物理學家將這類效應顯著的速度稱為「相對論性速度」。這個界線並非絕對——當速度達光速的10%時，質量僅增加0.5%；50%時增加15%；但達到90%光速時，質量就會翻倍以上。

對自推進物體（無論使用火箭或離子推進器）而言，挑戰更為嚴峻。不僅有效載荷的質量增加，燃料本身也會變重。從40%加速至50%光速所需的能量（及燃料），遠比從靜止加速到10%更多，因為你正在推動更大的質量。這形成惡性循環：攜帶更多燃料意味著初始質量更大，連低速階段都需要更多能量。

即使太空船採用核融合動力，每公克燃料能產生驚人能量，這個惡性循環仍難以突破，尤其還需考慮反應爐本身的質量。因此，現階段唯一可行的星際旅行方案，是使用巨型雷射從外部推動探測器，使其達到10-20%光速。但這類設計僅適用於極輕量裝置（基本只有相機、無線電發射器和超薄雷射接收器），完全無法載人。

目前提出的星際旅行方案包括：低溫休眠讓任務延續數千年、世代太空船、派遣近乎永生的機器人，或是將速度控制在相對論效應不明顯的區間。但當我們審視這些方案（除機器人外）所需的龐大資源時，費米悖論似乎不那麼令人費解了——或許外星文明正是評估過星際旅行的難度後，決定放棄造訪地球的念頭。