04.04 人類如何突破第三宇宙速度,到太陽系或者臨近星系更遠的地方!

天上深淵

月亮是地球的門檻,

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只有邁出門檻,到太陽系更遠的地方去,到銀河系更遠的地方去,登陸其他行星和小行星,人類才算真正地離家遠行了。這就是繼地球大氣層飛行和近地太空飛行之後的下一步:行星際航行和恆星際航行。

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飛向深空的行星際航行

行星際航行是在太陽系內的航行。實現載人行星際航行之前,人類就發射了大量無人探測器,最早發射的探測器已經飛出太陽系了。在太陽系眾多行星之間,

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人類曾經對火星最感興趣,這是從實用的目的出發,火星最有可能改造成適宜人類居住的殖民地。火星之外備選的對象是木星的衛星木衛二和土星的衛星土衛六。


科幻小說和科普作品對行星際航行和太空移民的設想不勝枚舉,在這些作品中,人類可能已經涉足了太陽系的金、木、水、火、土、天王、海王等行星以及它們的衛星,還包括一些有考察價值的小行星和彗星,建立了數不清的臨時性或永久性基地。人類可以捕獲太空中的流星改造成宇航船,

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或利用地球上的巨大冰山甚至冷凍地球上的海水製造出“宇航冰艦”。而一種“可控真空衰變”的技術可以在宇宙中人工製造出一個更空的“真真空”,把現有的宇宙真空作為“偽真空”吸進去,地球大氣和海洋因此也可以被帶動,匯成一股巨流衝入太空,人類可以乘坐宇航船順流而上。


在航行的動力方面,除了傳統的火箭動力,離子發動機、電磁流體動力、空間繫繩、氫氣炮、核聚變、磁單極、反物質、真空零點能、時空場共振等形形色色的動力也是設想的方案。其中克拉克科幻小說《太陽帆船》中利用太陽風吹動船帆提供動力的方案值得一提,他用小說的手段補充了一些技術細節。

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提供了一幅具有現場真實感的圖景,從而使這個設想變得廣為人知。太陽帆的推廣是激光帆,還有從一系列空司動力站發射微波,在太空鋪成一條條“宇宙高速公路”,推動航天器在公路上行駛。


在地球大氣層內都沒有實現的生物動力飛行,又在這裡頻頻露臉,還從動物擴展到了植物。英國科幻小說《叢林溫室》描寫了地球上一種能一直長到月球的植物,這時月球已經遠遠飄離了原來的軌道,人類順著這種植物可以爬到月球上,顯然就相當於完成了行星際的生物動力飛行。

美國科幻小說《太陽的金蘋果》另闢蹊徑,描寫了人類飛船對太陽的探險,甚至把太陽表面掠走了一部分。

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而另一部科幻小說《太陽上的天氣》更是讓人類深入太陽核心,調整那裡出現了偏差的熱核反應,使之恢復平衡,阻止了因太陽能量變動引起的災難。太陽是熾熱的恆星,載人的飛船要進入其內部,首要的技術難題就是隔絕它可怕的高溫。如果用《波萊斯是個瘋狂之地》裡講到的重物質做成飛船外殼,那麼,重物質的超高密度就能有效地延緩太陽的燒灼,沒等它燒穿外殼,飛船就已經完成任務飛離太陽了。這應用的仍然是傳統火箭和航天飛機在外殼上覆蓋一層燒蝕材料的原理,當與大氣層發生劇烈摩擦產生高溫時,火箭或航天飛機外面的燒蝕材料會被逐漸燒掉,裡面的載人艙室卻能一直保持較低溫,使航天員安然無恙。

“登日”雖然是對一顆恆星的實地考察,但從距離上看仍然屬行星際航行。一旦越出太陽系邊緣,人類就進入了更加廣闊的恆星際航行的新天地了。

暢遊星海的恆星際航行

每秒16.7千米的第三宇宙速度是飛出太陽系的最小初始速度,每秒110千米~220千米的第四宇宙速度是飛出銀河系的最小初始速度。

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在太陽系和銀河系之外,可供人類探險的天體種類繁多,處處是神奇的未知領域,也是科幻小說把想象力發揮到極致的大舞臺。人類可以登陸密度極大的像波萊斯那樣的白矮星、

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中子星直至黑洞,

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也可以近距離觀察暴烈的超新星、類星體直至黑洞的反演白洞。人類可以找到比遍地黃金更貴重的由鑽石組成的鑽石星,更樂意找到一個比地球發達的友善的外星文明。

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為了實現這些目的,跨越巨大的時空阻隔,人類可以忍受人工冬眠,可以世世代代居住在一條飛船上進行持續航行。或者,像美國科幻小說《追蹤流浪星》中描述的,一顆本身就是智慧生命體的行星在宇宙間漂流,人類如果直接駕馭著它向目標進發,在這顆行星上繁衍生息,一代又一代。終有一代人,會看到航程的終點。

人類可以穩紮穩打地發射一連串具有人工智能的探測器,這些智能探測器每到達一個星球,就建立起一個基地,由它們自己開發利用星球上的資源,製造出新探測器;新探測器飛到下一個星球。再建立基地,開發資源,製造探測器,繼續向太空深處一站一站接力式地航行,形成一環扣一環的太空長城。這種探測器稱為“馮·諾依曼”探測器,它們組成的無窮無盡的太空城長鏈可稱為馮·諾依曼鏈。

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如果人類可以一直操縱智能探測器,將人腦和探測器的電腦聯網,甚至把自己的思想意識直接移植到探測器電腦,那麼,也就等於隨同馮·諾依曼鏈不停地延伸,一路旅居到宇宙盡頭了。

莫斯科-彼得堡自動“宇宙地鐵”推廣了別萊利曼在《趣味物理學(續編)》中記載的莫斯科到彼得堡自動地鐵設想,在莫斯科和彼得堡之間的地下筆直地挖掘一條隧道,那麼火車就能不用動力牽引,依靠本身的重量在裡面往返行駛。在宇宙間也可以找到像這樣利用重力的分力自動行駛的通道。宇宙地鐵在裡面的行駛其實是一種振盪方式,就像一個有等時性的擺。

除了以上這些,還有沒有其他飛天的捷徑呢?英國科幻作家威爾斯設想過反重力物質,一些科幻著作也設想過聚焦引力波或者屏蔽引力波作為飛行的動力,這其實也是對著名的介於物理和哲學之間的馬赫原理的應用。達·芬奇有句話:“一隻小鳥的重量足以移動地球。”

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另一種類似的解釋是英國天文學家詹姆斯·金斯提供的:“某個兒童每一次從其搖籃裡扔出玩具時,就會影響到宇宙每顆星球的運動。”這都從一個相反的角度說出了馬赫原理。借用魯迅的名句:“於浩歌狂熱之際中寒;於天上看見深淵。於一切眼中看見無所有;於無希望中得救。”馬赫原理就是要在天上處處看見深淵,要以自由落體的方式墜入太空,徹底反抗地球引力甚至宇宙引力的統治。

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還有一條更直接也更匪夷所思的通天之路是:人類甚至可以把自身改造得面目全非,成為在太空等各種極端條件下生存的變異生物,具備不假外力就可長途遷徙的能力,進而深入各種極端環境,探幽窮微。如果人類要想仔細遊覽宇宙中最大的一處風景——暗物質區的風景,那麼,人類最好能把自身改造成暗物質人、暗能量人,比如說:直接由中微子構成的中微子人。因為宇宙有可能是由暗物質、暗能量統治的,它的份額佔到宇宙的2/3。中微子是一種暗物質,它基本不與普通物質發生作用。人類如果還是由普通物質構成,那麼,又怎能感受到中微子暗物質的微妙之處,進入中微子暗物質的領土,發現深藏於宇宙最底層的2/3的美景?

美國科幻作家傑克·威廉森的小說《黑色的太陽》設想了一種量子飛船,

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可以在粒子態和波態兩種量子狀態上飛行。出發時將粒子態飛船變為波態飛船。再遠的路程也可以一蹴而就。這時飛船裡的航天員也就是一種量子態人,他們可以同時處在粒子和波兩種量子態上。波態飛行還可以同時通過兩條甚至多條路線,繞開使粒子態飛船受阻的障礙。到達目的地後重新將波態飛船轉換成粒子態飛船,飛船裡的波態航天員也相應地轉換成了正常粒子態的航天員。

與此有異曲同工之妙的設想俗稱“物質傳真”“物質傳真機”倒真是一種簡便省事的運輸工具,但如果它需要有一個發送端和接收端,那麼,還得先由其他途徑把接收端放到目的地。即使有這點不便,描寫這種航行的科幻小說也不在少數。

量子態人、量子飛船和物質傳真事實上涉及物質、能量之外的第三個宇宙基本要素:信息。儘管科幻小說中早就有很多超光速的設想,但光速至今仍然是物質和能量都無法逾越的“光障”,只有信息可以超光速傳遞。愛因斯坦

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和玻爾

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兩位科學巨人關於所謂“EPR佯謬”的爭論,就爭的是信息和物質能量的這點不同。量子態人是以信息狀態存在的人,也是可以超光速旅行的人。

如果人類能夠測算出整個宇宙的半徑、質量,那麼,利用得出第一至第四宇宙速度的公式,同樣可以得出所謂第五宇宙速度。第五宇宙速度也可能是一種超光速。如果人類的航行達到這種速度,就將飛出宇宙,實現宇宙際航行。


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