插上光的翅膀,做一次萬(wàn)年航行

本文格式為Word版，下載可任意編輯——插上光的翅膀,做一次萬(wàn)年航行人類(lèi)舉行星際航行畢竟有沒(méi)有可能？

這里所說(shuō)的星際航行，是指與地外文明聯(lián)系在一起的星際航行。人類(lèi)已經(jīng)能夠在太陽(yáng)系中舉行行星際航行，盡管目前僅限于在離地球不太遠(yuǎn)的地方（譬如火星）稍轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)。由于到目前為止從未察覺(jué)我們太陽(yáng)系之內(nèi)有別的文明，所以與地外文明聯(lián)系在一起的“星際航行”主要是指在恒星之間的航行。

一萬(wàn)年太久，只爭(zhēng)朝夕

要議論這樣的星際航行，我們可以先從分外簡(jiǎn)樸的算術(shù)開(kāi)頭。

以離太陽(yáng)系最近的一顆恒星——半人馬座的比鄰星為例，比鄰星距離地球有4.3光年，也就是說(shuō)，以光的速度行進(jìn)，從地球到比鄰星需要4.3年。

而目前人類(lèi)實(shí)際能夠達(dá)成的最高星際航行速度是16.7千米/秒。留神，這個(gè)速度連光速（300000千米/秒）的萬(wàn)分之一都不到。當(dāng)然，在此根基上再努力一下，把星際航行的速度增加一倍左右，達(dá)成30千米/秒，也就是光速的萬(wàn)分之一，理應(yīng)說(shuō)還是有可能的。

假設(shè)我們以30千米/秒的速度飛往比鄰星，至少需要43000年才能到達(dá)。

假設(shè)我們的速度能夠達(dá)成3000千米/秒，也就是光速的百分之一，那么飛到比鄰星至少需要430年的時(shí)間（這里完全疏忽了飛船啟程后的加速和到達(dá)前的減速等過(guò)程所需要的附加時(shí)間）。但這個(gè)速度對(duì)人類(lèi)目前的科技才能來(lái)說(shuō)是遙不成及的。

其實(shí)，對(duì)人類(lèi)來(lái)講，430年和43000年的意義是一樣的，都大大超出了人類(lèi)的正常壽命，也大大超出了機(jī)器的工作壽命。至少到現(xiàn)在為止，人類(lèi)還沒(méi)有機(jī)遇實(shí)際考察任何現(xiàn)代機(jī)器設(shè)備能否安然工作400年，更不用說(shuō)宇宙飛船這樣極度繁雜的系統(tǒng)了。

可能正是考慮到了這一點(diǎn)，英國(guó)皇家宇航學(xué)會(huì)在20世紀(jì)70年頭舉行的星際航行模擬研究中，設(shè)想的飛行速度是30000千米/秒，即光速的特別之一。這在此后大量關(guān)于星際航行的假想中被視為一個(gè)重要的“門(mén)檻”。假若這個(gè)速度能夠?qū)崿F(xiàn)，那么花43年飛到比鄰星，再等4.3年讓無(wú)線電報(bào)告?zhèn)骰氐厍?，這樣在我們有生之年還有可能得到探測(cè)結(jié)果。

上窮碧落下黃泉，兩處茫茫皆不見(jiàn)

星際航行是一個(gè)美觀的理想，所以才會(huì)被好多人不顧一切地追求。盡管人類(lèi)目前實(shí)際能夠達(dá)成的航行速度只有光速的萬(wàn)分之一量級(jí)，但這并不阻力科學(xué)家對(duì)星際航行開(kāi)展豐富、系統(tǒng)而大膽的想象。

這些想象提出了好多種方案，大體可以分為兩條路徑。

一條路徑是采納目前只能“慢速航行”的現(xiàn)實(shí)，考慮千百萬(wàn)年的長(zhǎng)期航行。這樣的航行必將面臨一系列難以抑制的困難。

首先是燃料從何處獲取。目前我們都是采用固體、液體或氣體燃料來(lái)驅(qū)動(dòng)飛船的，但是飛船啟程時(shí)不成能攜帶43000年的燃料，目前也沒(méi)有任何在中途添加燃料的才能。即便是核動(dòng)力也難以維持如此之長(zhǎng)的時(shí)間。其次是機(jī)器設(shè)備的工作壽命。迄今為止還沒(méi)有一架航天器持續(xù)工作超過(guò)50年，43000年誰(shuí)敢盼望？

以上困難還只限于無(wú)人航天器，假設(shè)載人，宇航員要么“冬眠”，要么就得在飛船上“傳宗接代”。不過(guò)，飛船上的支持系統(tǒng)能保證工作千萬(wàn)年而不出過(guò)錯(cuò)嗎？類(lèi)似電影《2022太空漫游》中冬眠宇航員因生命維持系統(tǒng)遭電腦切斷而被“謀殺”的命運(yùn)如何制止？假設(shè)在飛船上“傳宗接代”的話，飛船就要被創(chuàng)辦成一個(gè)小型的地球，這更不靠譜，況且還有“近親繁殖”的問(wèn)題呢。

另一條路徑是從加快航行速度著手。只要速度足夠快，就可以解決上一條路徑中的大片面困難。設(shè)想的方案有如下幾種。

核聚變發(fā)動(dòng)機(jī)。用氫的同位素氘和氦-3舉行聚變，可以不用水來(lái)冷卻發(fā)動(dòng)機(jī)，但是方案所需的數(shù)千噸氦-3只能到木星上去提取。所以這只是史詩(shī)般的假想，用來(lái)拍科幻電影可以，目前人類(lèi)根本沒(méi)有才能和財(cái)力實(shí)施。

反物質(zhì)發(fā)動(dòng)機(jī)。假設(shè)想把1噸重的設(shè)備在50年內(nèi)送到比鄰星，初步計(jì)算說(shuō)明，需要1.2公斤反物質(zhì)。但是以目前人類(lèi)的技術(shù)才能，離實(shí)現(xiàn)還差得太遠(yuǎn)。由于反物質(zhì)不能存放在任何有形容器中（由于任何有形容器都是物質(zhì)，兩者一相遇就要湮滅爆炸），只能被懸空拘束在一個(gè)真空磁場(chǎng)中。在丹·布朗的小說(shuō)《天使與魔鬼》中，他只敢想象1克的反物質(zhì)。而事實(shí)上，以人類(lèi)現(xiàn)有的科技才能，哪怕只生產(chǎn)1毫克反物質(zhì)，也需要耗盡全世界的能源。

光帆飛船。這個(gè)方案很輕易喚起詩(shī)意的聯(lián)想，但是真要實(shí)施的話，技術(shù)上的困難是難以想象的。飛船的光帆將大到數(shù)十平方公里，厚度那么只能有16納米。這樣的帆怎樣張開(kāi)？又該如何操縱？

何以解憂，唯有蟲(chóng)洞？

在上面這些史詩(shī)般的狂想方案中，根本上都沒(méi)有考慮人。人類(lèi)向外太空的探險(xiǎn)行動(dòng)，最先派出無(wú)人飛船當(dāng)然可以，但最終總要派人到達(dá)彼處才行。而一旦考慮了人的因素，馬上展現(xiàn)兩方面的困難。

首先是生理上的問(wèn)題。假設(shè)要求飛船的巡航速度達(dá)成光速的特別之一，即每秒30000千米，就必然得有一個(gè)現(xiàn)今難以想象的加速過(guò)程，人體瞬間能夠承受多大的加速度？對(duì)某種加速度又能夠持續(xù)承受多長(zhǎng)時(shí)間？民航客機(jī)起飛和降落時(shí)的加速度都會(huì)使某些乘客不適甚至發(fā)病，宇宙飛船如此急劇的加速，說(shuō)不定剛起飛不久宇航員就會(huì)七竅流血而死。

其次是心理上的問(wèn)題。奉命飛往比鄰星，以光速的特別之一巡航，這對(duì)宇航員來(lái)說(shuō)意味著什么？意味著宇航員將43年如一日地生活在飛船里，到了比鄰星后，即使最終能夠順?biāo)旆祷氐厍颍辽僖驳?6年以后了——這其實(shí)就是終身監(jiān)禁?。∈篱g有幾人能夠承受？

或許人類(lèi)星際航行的真正出路只能寄夢(mèng)想于目前誰(shuí)也沒(méi)見(jiàn)過(guò)的蟲(chóng)洞了。

小貼士：

核聚變是指由質(zhì)量小的原子，（主要是指氘或氚）在確定條件下（如超高溫柔高壓）發(fā)生原子核彼此聚合作用，生成新的質(zhì)量更重的原子核，并伴隨著巨大的能量釋放的一種核回響形式。

反物質(zhì)是一種假想的物質(zhì)形式，在粒子物理學(xué)里，反物質(zhì)是反粒子概念的延遲。反物質(zhì)是由反粒子構(gòu)成的，宛如普遍物質(zhì)是由普遍粒子所構(gòu)成的。物質(zhì)與反物質(zhì)的結(jié)合，會(huì)宛如粒子與反粒子結(jié)合一般，導(dǎo)致兩者湮滅，且因而釋放出高能光