登陆注册
14968300000017

第17章 走近时光隧道(2)

我们有时会听说某种事物能运行得比光还快,特别常提到的是所谓的“思维速度”。这是一种格外愚蠢的说法,因为思维的脉冲通过脑神经细胞的速度并不比一辆驴车快多少。人类聪明到能够提出相对论,这只说明我们有高超的思维能力,但并不能因此吹嘘,说我们的思维速度有多么快。不过,计算机的电子脉冲速度倒确实与光速相差无几。

二十几岁的爱因斯坦创立了完整的狭义相对论学说,经过各种实验的检验证明是正确的。将来,或许有人能提出一种普遍适用的学说,既防止同时性一类的矛盾,避免了特殊参照系,又能允许超光速的运动,但我对此十分怀疑。爱因斯坦提出不可能超过光速运动的见解可能很不符合常识,但在这个问题上,为什么非得要相信常识呢?为什么我们1小时走10公里的经验应当包含1秒钟运动30万公里的自然规律呢?相对论确实限定了人类能力的极限,然而,宇宙并非一定要与人们的愿望相适应。狭义相对论排除了我们的飞船以超光速的速度飞往星球的可能性。却展示了另一种未曾预料到的诱人的方法。

依照乔治·盖莫夫的想法,让我们设想有那么一个地方,在那里光速不是每秒30万公里,而是一个颇为一般的数值,譬如说每小时40公里,并受到严格的强制(打破自然规律并不违法,因为其中毫无犯罪行为:自然界是自我调节的,它只是将一切安排得使你无法逾越它的限制)。想象一下骑着摩托车以接近光速行驰的情景(在相对论著作中,以“设想……”开头的句子比比皆是,爱因斯坦称其为“思维实验”)。随着车速的增加,开始观察附近过往的物体。当你目不斜视地注视前方时,你身后的物体却出现在你前方的视野之内。当你以接近光速的速度奔驰时,世界在你的眼里就会变得十分奇特,最后,你会看到正前方有一个圆形的小洞。世上的一切都被装进了这个小洞。在静止的观察者看来,当你离开时从你身上反射的光呈粉红色,而当你返回时却呈现蓝色。假如你以近于光速的速度驶向观察者时。你就会处于斑斓而奇异的色彩包围之中。通常看不见的红外光就会变成波长较短的可见光。你会在运动的方向上受到压缩,质量增加,而时间却变慢——一种接近光速运动的惊人结果,称为时间膨胀。但是在同行的观察者,譬如摩托车后座上的人看来,上述现象都不会发生。

狭义相对论这些独特的、初看起来令人困惑的预见是正确的。在最深刻的意义上讲,科学的东西都是正确的,它们都取决于你的相对运动。但是,它们是实实在在的,不是光学上的幻影。可以用数学。大概只要一年级的代数就能简单地表述出来,因此任何受过教育的人都不难理解。此外,许多实验也证明了其真实性。与静止的钟相比,置于飞机上的十分精确的钟会变慢少许。核子加速器都是按照质量随着速度的增加而增大的原理设计的。否则。被加速的粒子就都会撞到加速器的壁上,这样就无法进行核物理实验了。速度等于距离除以时间。由于在接近光速时不能像我们日常所习惯的那样简单地进行速度的叠加,我们熟知的所谓绝对空间和绝对时间的概念,即与你的相对运动无关的概念就必须扬弃了。这就是身体受到压缩的原因,也是产生时间膨胀的原因。

以近于光速的速度运动,你会青春常在,而你的朋友和亲属则照例会衰老。因此,当你从这种相对性的旅行返家时,你的朋友和亲属已老了几十岁,而你却一点都未变老,这是多么大的差别啊!由此看来,以近光速旅行倒是一种长生不老之药。因为时间在接近光速时变慢,相对论提供了一种到星球去旅行的方法。但是,从实际的技术角度看来,接近光速的旅行可能吗?能造出这样的星际飞船吗?

托斯堪不仅仅是年轻的爱因斯坦某些思想的发源地,它也是另一位伟大的天才达·芬奇的故乡。达·芬奇比爱因斯坦早400多年,他很喜欢爬上托斯堪山,从山顶俯瞰大地,就像一只翱翔的鸟。他最早从高空画出了青山绿水、城镇要塞的远景画。达·芬奇兴趣广泛、多才多艺。他爱好绘画、雕刻、解剖学、地质学,也爱好自然史、军事和土木建筑工程。他最喜好的是设计和制造一种能飞的器械。他绘制了草图、制作了许多模型,并造出了实际的样机,但是没有一架能飞起来。当时,功率强、重量轻的发动机尚未问世,他当然不会成功。但他的构思却极为巧妙,给后来的工程师以很大的启迪。一次又一次的挫折使达·芬奇非常沮丧,但那时是15世纪,又怎么能怪他呢?

1939年发生了另一件类似的事情,英国的一批工程技术人员成立了一个星际学会,他们设计了一艘载人登月的飞船。当然,他们在当时的技术条件下所设计的飞船与30年后完成登月飞行的“阿波罗”飞船无法相提并论,但这件事至少表明,登月飞行总有一天在技术上会成为现实。

如今,已经初步设计出载人去恒星的星际飞船。所有设想的这类星际飞船都不是直接从地面发射。而是在地球轨道上建造、并从地球轨道上发射的。有一个计划是以猎户星座命名的,称为猎户星计划,意思是飞船的最终目标是猎户星座的恒星。这个计划的设计思想是对着一块惯性极进行氢弹爆炸,通过爆炸产生推动力,像是一艘巨大的空中核摩托艇。从技术上来看,猎户星计划似乎是完全可行的。当然,它会产生大量的放射性碎片,但星际飞行是在广阔无垠的行星或恒星之间进行的。十分遗憾的是。在签订了禁止高空核爆炸的国际条约后,美国放弃了对猎户星计划的认真研究。制造猎户星星际飞船是我所能想到的利用核武器的最好方法。

最近,英国星际学会提出了戴达罗斯计划。它是以核聚变反应堆为基础的,核聚变反应堆是一种比现有的核电站所采用的核裂变反应堆更安全、更有效得多的反应堆。我们现在尚未造出这种反应堆。但他们深信,再过几十年肯定会制造出来。猎户星计划和戴达罗斯计划的飞船速度只有光速的1/10。因此,要到达距我们最近的半人马座α星(4.3光年),只需要43年的时间,这比人的一生短,这种飞船的飞行速度与光速的差距还很大,相对论所阐明的时间膨胀原理还不会明显地显示出来。尽管我们希望现在就可以建造猎户星飞船,但根据对技术发展的最乐观估计,在21世纪中期之前,不大可能造出猎户星飞船、戴达罗斯飞船,或者与它们类似的飞船。

要到最近的恒星以外去旅行,还有其他的问题必须解决。也许,猎户星飞船和戴达罗斯飞船可以作为多代飞船,那些到达另一颗恒星的卫星上的人可能是几世纪前出发的人的遥远后代。也许将会发明一种安全的冬眠方法。将宇航员冷冻起来,使他们处于休眠状态。经过若干世纪后再使他们重新复苏过来。与接近光速的星际飞船相比,这些非相对论性的星际飞船虽然造价可能极其昂贵,但在设计、建造和使用上看起来较为容易。只要进行不懈的努力,人类是可以到达其他恒星世界的。

进行高速的星际飞行——以接近光速航行,不是经过100年,而是要经过1000年,甚至1万年的努力才能达到的目标,但在原则上它是可能的。R·W·巴萨德提出了一种冲压喷射飞船的设计方案,利用冲压喷射的方法把太空中弥散的物质,主要是飘浮在星体之间的氢原子,聚集到冲压喷射发动机后,再从发动机尾部喷射出去。这些氢原子既用作发动机的燃料,又是聚变反应的物质。但是在宇宙空间的深处,每10立方厘米(相当于一串葡萄的体积)大约只有一个氢原子。要使冲压喷射发动机正常工作,发动机前部的漏斗形接纳口直径需要几百公里之大。当飞船达到相对论原理所需的速度时,氢原子相对于飞船就会以接近光速运动。假如不采取足够的预防措施,宇宙飞船和宇航员就会被所诱发的宇宙射线所焚灭。已经提出的一种解决办法是利用一个激光器把星际间飘浮的原子中的电子剥离出来,并在原子尚未靠近飞船时使它们变成带电的粒子,再用一个极强的磁场使带电粒子直接吸入漏斗形进口,而不与飞船的其他部分接触。不过在技术上人类目前还做不到这一步。我们现在所谈论的还只是小型发动机。

但是,还是让我们来设想一下这种飞船。我们知道,地球以某种力吸引着我们,当我们从空中下落时,就会受到加速作用。假如我们从一棵树上掉下来——我们的始祖一定有过这种经历,我们的降落速度会越来越快,每秒钟增加大约10米(约32英尺)。这样的加速度称为1g,它表示地球的吸引力。在一个重力加速度(1g)的情况下,我们不会有任何不适的感觉,因为我们一直就生活在一个重力加速度的环境中。假如我们生活在一艘星际飞船中,飞船的加速度也是1g,那么我们对飞船的环境也会完全适应。实际上,地球的引力与同样加速度的飞船中所感觉到的力是等价的,这正是爱因斯坦后来提出的广义相对论的重要特征。以一个重力加速度的速度不断增加下去,我们在宇宙空间航行一年以后,速度就会接近光速[(0.01公里/秒2)×(3×107秒)=3×105公里/秒]。

假定有这样一艘飞船,以1g的加速度加速,越来越接近光速,一直到航程的中点,然后反过来以1g的加速度向预定的目标减速。这样,在飞船的大部分航程中都将以近于光速的速度飞行,因而时间将大大减慢。一个最近的飞行目标是可能有行星的巴纳德恒星,距地球约6光年。那么照飞船上的时钟计算,大约8年的时间就可到达巴纳德恒星;到银河系的中心需要21年;而到达仙女星座的M31星体则需要28年的时间。当然,对地球上的人来说情况是截然不同的。到达银河系中心,对飞船上的人来说只用了21年,但在人世间,时间已经流逝了3万年,因此当我们返家时,前来迎接的将都是些陌生的面孔。原则上,这样一种旅行是以更接近光速的速度进行的,因此只需要大约56年的飞船时间就可以环绕已知的宇宙飞行一圈。返回地球时,人间已过了几百亿年,地球早已变成一片焦土,太阳也已泯灭。高度发达的文明能够乘相对论式的飞船进入宇宙,但也只限于参加宇航的人,而且他们无法以超光速的速度发出信息,与地面上的人互相联络。

达·芬奇的飞机模型不能与现代的超音速飞机同日而语,而人们现在设计的猎户星飞船、戴达罗斯飞船以及巴萨德的冲压喷射飞船更不能与将来实际的星际飞船相提并论。尽管如此,只要我们不自我毁灭,我相信总有一天我们会成功地飞向其他星系,即使我们的太阳系已探索尽了,还有其他星系的行星在向我们召唤。

同类推荐
  • 宝藏新探百科(科学探索百科)

    宝藏新探百科(科学探索百科)

    人类社会和自然世界是那么丰富多彩,使我们对于那许许多多的难解之谜,不得不密切关注和发出疑问。人们总是不断地去认识它,勇敢地去探索它。虽然今天科学技术日新月异,达到了很高程度,但对于许多谜团还是难以圆满解答。人们都希望发现天机,破解无限的谜团。古今中外许许多多的科学先驱不断奋斗,一个个谜团不断解开,推进了科学技术的大发展,但又发现了许多新的奇怪事物和难解之谜,又不得不向新的问题发起挑战。科学技术不断发展,人类探索永无止境,解决旧问题,探索新领域,这就是人类一步一步发展的足迹。
  • 昆虫记

    昆虫记

    法布尔的《昆虫记》誉满全球,在法国自然科学史与文学史上都有它的地位,被誉为“昆虫的史诗”。《昆虫记》所表述的是昆虫为生存而斗争所表现的惊人的灵性。法布尔把毕生从事昆虫研究的成果和经历用大部分散文的形式记录下来,详细观察了昆虫的生活和为生活以及繁衍种族所进行的斗争,以人性照应虫性,虫性、人性交融,使昆虫世界成为人类获得知识、趣味、美感和思想的文学形态,将区区小虫的话题书写成多层次意味、全方位价值的巨制鸿篇,这样的作品在世界文学史上诚属空前绝后。
  • 神秘的人体(探索宇宙奥秘系列丛书)

    神秘的人体(探索宇宙奥秘系列丛书)

    宇宙,是这个世界上谜团最多的地方,也是最吸引孩子好奇心的地方。宇宙包含着最神秘的未知和疑问,人类正在以高超的科学手段和不懈的努力不断深入探索宇宙的深处,希望了解人类自身的过去与未来。而地球是我们人类赖以生存的家园。在漫长的岁月中,人类一直在这个星球上繁衍生息。虽然它只是太阳系中一颗普通的行星,但它在许多方面却又是独一无二的:它是太阳系中唯一一颗表面大部分被水覆盖的行星,也是目前所知唯一一颗有生命存在的星球……《探索宇宙奥秘系列丛书》向孩子们展示这个既熟悉又神奇的世界。
  • 交通常识悦读(健康快乐悦读)

    交通常识悦读(健康快乐悦读)

    中小学生是祖国的未来和希望,他们的身心安全涉及千家万户,关系社会稳定。然而,近几年来,危及中小学生生命安全的意外事故和恶性案件时有发生,给家庭、学校和社会蒙上了阴影,令人痛惜和震惊。由此可见,中小学生安全知识及安全意识的普及和培养就显得尤为重要了。本书为中小学生普及一些交通方面的常识,让小读者们更好的了解一些交通方面的知识以及常识!
  • 探索失踪之谜(科学探索的真相)

    探索失踪之谜(科学探索的真相)

    科学是人类进步的第一推动力,而科学知识的普及则是实现这一推动的必由之路。在新的时代,社会的进步、科技的发展、人们生活水平的不断提高,为我们读者的科普教育提供了新的契机。抓住这个契机,大力普及科学知识,增强科学探索精神,这是科学普及的关键。
热门推荐
  • 玉箓资度宿启仪

    玉箓资度宿启仪

    本书为公版书,为不受著作权法限制的作家、艺术家及其它人士发布的作品,供广大读者阅读交流。
  • TFBOYS:星空下的约定

    TFBOYS:星空下的约定

    我第一次写小说,希望大家喜欢~~写的不好多多包含哈~~也加Q:1559546887,提出意见哦~~说不定下一章采纳你的意见呢~~希望四叶草家人喜欢哈!!
  • 重生之逍遥异世

    重生之逍遥异世

    这是一个重生二货在异世界里的一系列不怕死的闯祸以及冒险的故事。主角是一个又懒又好吃的时常脱线的高级二货。为了确保主角的能生存下来,所以,配角们则是一个个的炮灰的存在。虽然炮灰大颗了一点,向泰山一样大的灰……在刚来异世时,曾想着这一辈子一定要过米虫生活。可惜,这个愿望在见识到异世界的神奇之处后,立马转向,“我终有一日要游遍(玩)全大陆!然后再写一本历险(美食)记!”(还有吃遍大陆)。于是她决定每天起来锻炼身体,这样才可以有足够的体力和本钱。第一天。“墨墨,起床了!你说的要早起锻炼身体的”一个双手插兜的少年倚着门侧,扭着头对门内的人吼道。“……”屋内的人一个翻身,继续睡。“墨墨,听见没?起床啦!”又是一声吼。“……”拉起被子,盖头。“你再不起来我就进来了!”说着,手还重重地拍了拍门。“……”屋内依旧没有动静。吱~~门被敲开了。少年抬脚跨过门栏,刚进屋。哗……一盆冷水从头而下。听到水声,慢悠悠的从被窝中探出头来,对于自己所犯的错毫无所觉的风轻墨,看着一身水的唐钰熟练的运用着风魔法,迅速风干着衣服、头发。第二天。“墨墨,我进来咯,哈哈……”一阵笑声在屋外响起。肖骏在说话的时候就自动自发的伸手想要推开门。滋滋滋……一阵肉香飘进屋里。闻到香味的墨墨,起床了。一阵穿衣洗漱。打开门,对着还有微微电流在身上流窜的肖骏说,“我昨天忘说了,为了防止像昨天那样,有人闯进来,所以我向龙师傅要了这个电器”大大的黑眼睛露出无辜的小眼神,咧嘴一笑,露出两个小虎牙。简介这种东西,写不好,就没人看,所以……祈祷我写的还不错吧。本文一对看你们。爆笑+恶搞+女强+成长=风轻墨不管怎样,看看再说,不好就点叉,好就收藏吧。
  • 染爱成婚:顾少宠上瘾

    染爱成婚:顾少宠上瘾

    “格琳出了最新款女士内衣,马上去买一套最性感的女士内衣拿到宏庭888房间,最多给你半个小时。”那个从来不近女色的男人,竟然让她去买女士情趣内衣?给谁买?在她提着内衣推开房门的那一刻,她听到自己心碎的声音。眼前的男人是她的前男友容煊?现任让她给前任送内衣,还特么是女士内衣?!--情节虚构,请勿模仿
  • 碎星物语

    碎星物语

    男儿有志,风云再起,土鸡瓦狗,皆可碎星。百族大战后,战争英雄「碎星团」被诬陷为人族叛徒,遭整肃而覆灭,一切真相,都埋藏在万里沙海的滚滚黄沙之下。六年之后,奴隶商人温去病,以[温剥皮]的鼎鼎大名崛起于世,专门从事猎杀碎星团残党的工作,但其背后,却隐藏这不为人知的秘密……封神旧址,碎星遗藏,龙族少女,魔神降临,当这一切交汇之时,新的传奇,即将拉开帷幕。
  • 末世至尊红颜

    末世至尊红颜

    一次灵魂的替换,究竟是巧合还是宿命?!她是古代踏着万千尸骨走上战神之位的一代大将,亦是以一手银针闻名于世间的圣医。她不屈于世俗,以女子之躯写下一曲又一曲传奇。末世之中,异族横行,数族并起,强者为尊!“他”是末世之中玄天洛家的“四少”,是人人不屑的草包加花痴,一朝被人计算灵魂散灭。当一个倔强不屈的灵魂跨越千万年而来,当她成为“他”,当战神变为草包,当她触及到前世遥不可及的亲情温暖。本想就此与亲人们逍遥世间,奈何阴谋诡谲接踵而来……我欲求安,你却逼我成魔!女主腹黑狡诈,男主霸道狂拽!~
  • 缠丝归梦

    缠丝归梦

    有一个高冷腹黑却又温柔如水的帅公子在身边生活会如何?当女主受伤抱怨时,他轻瞟一眼说:“自己笨,怪我?”然后自己默默跟在女主身后送女主回家。当女主为吃果子爬树受伤依旧死性不改时,他轻蔑道:“还想爬树?”然后玩味十足的贴着女主,当女主一脸警惕的时候他摘下树上果子递给女主一脸“你想多了”的表情。当跟女主一起走路时,他却收敛自己的长腿阔步,将就女主的步子并肩走在她身侧。当女主有危险时,他一把长剑架在对方脖子上:“再动她一下,别怪我不客气。”当有女人靠近他时,他十分配合,然后看着她吃醋的样子微微一笑。当有男人靠近她时,他却一副“我是家长”的黑脸拽走女主。……千丝环,千丝万缕环绕我心,让我怎能舍得放手?
  • 觉醒吧精灵

    觉醒吧精灵

    冰梨葡桃组合有五个少女组成,她们分别是:孤独少女夏羽瑶幽默少女甘月奇舞蹈少女琪典苪爱笑少女于块桃冷酷少女伊果烷她们将为我们带来无穷无尽的欢乐和笑声!
  • 我的老婆系统

    我的老婆系统

    不一样的系统流!不一样的感觉,新书求支持!
  • 易经的智慧(大全集)

    易经的智慧(大全集)

    《易经》广泛记载了我国上古时代的经济状况、社会生活状况,主要包括农业生产、畜牧养殖、生老病死、诉讼征伐、婚丧嫁娶、祭祀、经商、天文历法等诸多内容。因此,它不但是一本哲理书,也是一部反映上古社会生活的百科全书,具有较高的史学研究价值。《易经的智慧大全集(超值金版)》对《易经》原文进行逐一讲勰,无惊世骇俗之论,无虚远玄妙之谈,没有天方夜谭的奇闻,没有照本宣科的套话,作者力求古今通鉴,史论结合,举一反三,启人遐思,借古圣智慧,益今人心力,值得一读。