畅想太空探索

1、畅想太空探索畅想太空探索 宇宙到底有多大，地球到底有多小一亿光年一百万光年十万光年一千光年一百光年一光年一万亿公里一千亿公里百亿公里十亿公里一亿公里一百万公里十万公里一万公里一千公里，这是北美五大湖区中的密歇根湖，框住的城市就是芝加哥一百公里100微米 依稀可见皮肤的组织结构10微米 一个细胞的数量级1微米 有点像月球表面0.1微米 染色体10埃 DNA1纳米 原子也可以看清1埃 原子周围密布的电子云10皮米 原子核外围的浓密电子云人类可能永远无法飞出太阳系 据美国连线杂志报道，美国宇航局和军方的科学家日前表示，他们最近通过分析得出结论，即便是采用当今理论上最为先进的火箭推进技术，人类在其生命

2、周期内也不可能登陆太阳系外的任何星体。这也就是说，人类飞出太阳系的梦想几乎永远也无法变成现实。 美国麻省理工学院助理教授保罗-罗扎诺也是与会的航空航天专家之一。保罗认为，星际旅行是一个复杂的工程难题，人们根本无法想象出工程的难度。其中最大的难题就是火箭推进问题，包括动力持续时间问题以及燃料问题等。比如，采用当前人类最先进的火箭引擎，理论上仍然需要5万年时间才能到达半人马座阿尔法星。半人马座阿尔法星是距离太阳系最近的星球。据美国宇航局喷气推进实验室科学家罗伯特-弗里斯比介绍，如果采用理论上最有效的推进方式，即理想中的反物质动力引擎，也仍然需要数十年时间才能抵达半人马座阿尔法星。 鉴于宇宙尺度的宽

3、广，即使飞船的速度可以达到光速，但到离太阳最近的恒星-比邻星飞一个来回，仍需要近10年的时间，在银河系转一圈需要几十万年，要飞出银河系，到达最近的仙女座星系，需要230多万年，而要在宇宙中周游，则需要几百亿年的时间。（1）Fetta推力器 在俄亥俄州克利夫兰举行的第50届联合推进会议上，NASA在测试了Fetta的引擎后审核通过了这份设计。不过，测试中产生的推进力十分小只有30-50微牛顿，但是考虑到完全不用工质，这个结果还是十分令人震撼的。据测试引擎的NASA研究人员表示，Fetta的引擎设计是采用“量子真空虚拟等离子”原理。意思是说，引擎可以推挤“真空”宇宙中所有类型的粒子，以此产生推动力

4、。这些粒子不断产生又迅速消失。所以真空并不是真空，我们可以靠推动这些例子产生使飞船向前的推动力。（2）共振感应近场产生系统RINGS 电磁编队飞行技术（EMFF）则不需要担心推进剂的问题。运用磁铁和反应轮，这些卫星能够在不使用推进剂的情况下改变轨道高度，甚至旋转。卫星之间可以改变磁极来靠近或者排斥对方，转向，或者改变相对位置。这些改变都不会影响到编队的重力中心。无工质推进（3）曲率推进（1）虫洞理论 科幻电影中的经常可以看到飞船经一个大“虫洞”穿越的另一个时空，实际上虫洞是很微小的。其实，虫洞无处不在，只是因为太小，我们肉眼看不到罢了。虫洞非常小，存在于时空的隐蔽处和缝隙里。任何物质都不是平整

5、无暇和实心的，如果仔细观察，会发现它们上面都存在小孔和裂缝，这是一个基本的物理原理，同样适用于时间。即便是像台球一样的东西，上面也有裂缝、褶皱或空洞。时间也存在许多微小的裂缝、褶皱和空洞。在最小的刻度下比分子甚至原子都小，我们来到一个称为量子泡沫的地方，这是虫洞存在之处。时空中的微小隧道或捷径不停地在这个量子世界中形成、消失和重新形成。它们可以连接两个隔离的空间以及两个不同的时间。不幸的是，现实生活中这种时光隧道非常狭小，即使发现了它们，我们也不能从这个缝隙穿过可这正是“虫洞时间机器”概念的前进方向。部分科学家认为，或许有一天捕捉到一个虫洞，将它放大数万亿倍，令其足够的大，能让人甚至飞船进入。

6、 然而，虫洞理论在逻辑上存在悖论，在科学上存在反馈问题，除非宇宙中有某种规则能消除这两点，否则虫洞不可实现。太空旅行就是时间旅行（2）超大质量黑洞 爱因斯坦发现，物质会减缓时间运行速度，就像是河的下游一样。物体越重，对时间的阻力越大。恰恰在银河系中心，距离地球2.6万光年远的地方，拥有银河系中最重的天体一个质量相当于四百万个太阳的超大质量黑洞，在自身引力作用下，它被压缩为一个点。距离这个超大质量黑洞越近，遭遇的引力就越强。一旦距离其过近，连光线都无法逃脱，会被吞噬。这样的超大质量黑洞对时间具有显著的影响，令其减缓的速度远远超过银河系中的任何物体。 想象一下，当飞船及机组人员绕这个黑洞运行五年时

7、，别的地方已经过去了十年。当他们回到家乡，地球上的人比他们老了五岁。所以，超大质量黑洞就是一台时间机器，当然，这还不是非常的实用。超大质量黑洞之所以比虫洞更有优势，是因为不会激发悖论。此外，它不会因反馈走上自我毁灭之路。（3）光速航行 任何物体不能超越这一速度。这也是科学界最成熟的理论原则之一。无论是否相信，以接近于光速的速度旅行可以将你送达未来世界。想象一下这样的场景：2050年1月1日，一列火车离开车站，绕地球轨道一圈又一圈，直至100年以后，最终在2150年新年夜停下来。此时，乘客们在世上的时间也只剩下一周，因为身在火车上，时间过得非常慢。当他们离开火车，会发现一个完全不同于车上环境的世

8、界。在一周内，他们已经在通向未来的道路上前进了100年。 当然，建造一列能达到这种速度的超高速火车的可能性微乎其微。不过，我们已经在位于瑞士日内瓦的世界最大的粒子加速器大型强子对撞机建造了这样的装置。大型强子对撞机位于瑞士和法国交界地下100米深处一条总长16英里(约合25.75公里)的环形隧道内，一旦开足马力，这台对撞机能在瞬间从零加速至每小时6万英里(约合每小时9.7万公里)。令动力和粒子的速度变得越来越快，直至它们能以每秒1.1万圈的速度绕隧道运行，这时，速度将接近于光速。但是，就像是上面描述的那列火车一样，它们永远无法到达这一终极速度，最快只能达到光速的99.99%。发生这种情况的时候

9、，进行时间旅行是不切合实际的。由于一种称为兀介子的“短命”粒子，使我们了解了这一点。通常情况下，兀介子会在250亿分之一秒内分解。当它们被加速至接近光速时，寿命是以前的30倍。 以上三种理论，虫洞是假设时间是环形的，即可回到过去和未来。后两种理论的时间是线性的，可以压缩或拉伸，即时间可快可慢。第一种理论如果能够实现会颠覆人们现有的理论体系，因此还很难实现。而后两种理论均是将时间变慢，属于相对论的范畴，理论上是解释的通的。不过后两种理论我的看法是对于一个个人来说，他回到的未来仅仅是整个人类的未来时间上。可对他自己来说，寿命是一定的，情感上这就是他的一生，他所经历的还是自己的一生，虽然他享受到了未

10、来社会的进步，不过对过去自己所处的社会并没有什么帮助。而且有一点我们是不能忽略的，住在地球上的亲朋好友在飞船上看来也去会在几分钟几小时内死去，以这种代价换来的回到未来值吗？（1）硅基生命简介 1891年，波茨坦大学的天体物理学家儒略申纳尔(Julius Sheiner)在他的一篇文章中就探讨了以硅为基础的生命存在的可能性，他大概是提及硅基生命的第一个人。这个概念被英国化学家詹姆士爱默生雷诺兹(James Emerson Reynolds)所接受，1893年，他在英国科学促进协会的一次演讲中指出，硅化合物的热稳定性使得以其为基础的生命可以在高温下生存。三十年后，英国遗传学家约翰波顿桑德森霍尔丹(

11、John Burdon Sanderson Haldane)提出在一个行星的深处可能发现基于半融化状态硅酸盐的生命，而铁元素的氧化作用则向它们提供能量。 因为它在宇宙中分布广泛，且在元素周期表中，它就在碳的下方，所以和碳元素的许多基本性质都相似。举例而言，正如同碳能和四个氢原子化合形成甲烷(CH4)，硅也能同样地形成硅烷(SiH4)，硅酸盐是碳酸盐的类似物，三氯硅烷(HSiCl3)则是三氯甲烷(CHCl3)的类似物，以此类推。而且，两种元素都能组成长链，或聚合物，它们并在其中同氧交替排列，最简单的情形是，碳氧链形成聚缩醛，它经常用于合成纤维，而用硅和氧搭成骨架则产生聚合硅酮。所以乍看起来硅的确

12、是一种作为碳替代物构成生命体的很有前途的元素，且有可能出现一些特异的生命形态就有可能以类似硅酮的物质构成。硅基动物很可能看起来象是些会活动的晶体，这种生物体的结构件可能是被类似玻璃纤维的丝线串在一起，中间连接以张肌件以形成灵活、精巧甚至薄而且透明的结构。 上面对硅基生命做了大致的简介，具体的形式可以很多样。我们目前使用的电脑，就是用硅作为芯片的，如果这个电脑再高级一些，发展成为智能电脑，那就是硅基生命了。碳基生命与硅基生命（2）为什么硅基生命更适合宇宙？ 硅基生命比碳基更适合宇宙间旅行-无需空气，不惧真空，损伤零件可以直接更新替换，升级更为迅速，信息保留和传递更为方便。等离子体物理中介绍说：根

13、据印度天体物理学家沙哈的计算，宇宙中99%的可见物质都处于等离子体状态。从炙热的恒星、灿烂的气态星云、浩瀚的星际间物质，到多变的电离层和高速的太阳风，都是等离子体的天下。地球上的生物生活在另外的1%中。可见人类为主的碳基才是少数派。等离子体是温度很高的物质，硅基生命具有耐高温的性质，更适于在宇宙生存。而且对于飞船短时加速到光速，巨大的加速度是碳基生命无法承受的，而这对于硅基生命却不是问题。 除了上面说到的特点，还有最重要的一点是硅基生命的寿命基本是无限的，这正是太空旅行所必需的。（3)人工智能是人类的未来 在地球上，自然状态下不可能形成硅基生命，否则也不会有我们了。可是人类已创造出了一种硅基生命电脑，只是还不太智能罢了。即使是还不太智能的电脑也已经深入到我们生活的方方面面，有些工作离开电脑的帮助根本无法完成。虽然电脑还不太智能，可目前最厉害的象棋大师已不是他的对手。 关于人工智能的书中曾描述过这么一段情节：人类研制出了智能机器人，但是一般均有限制，比如不能伤害人类，不能自我更新等。但是实验室的研究人员为了了解机器人能有多智能，将自我更新这条限制去掉了。在开始的几周内，机器人和研究人员简单的互动着。研究人员将人类的知识教授给机器人，机器人也会发出反馈，互相都能理解对方的意思。在机器人将人类的知识都吸收后，反馈的内容也越来越难理解，研究人员开始还能