宇宙-第31部分
按键盘上方向键 ← 或 → 可快速上下翻页，按键盘上的 Enter 键可回到本书目录页，按键盘上方向键 ↑ 可回到本页顶部！
————未阅读完？加入书签已便下次继续阅读！
酉叽怪薄Ｍü艄獾姆瓷洌憧醇蚁蚰闫锢础Ｄ训牢业乃俣炔桓玫拥焦馑偕希业挠跋癫皇且嚷沓迪鹊酱锬愕难劬β穑磕训滥悴皇窃诳吹铰沓抵熬涂吹轿易渎穑看游业慕嵌龋皇谴幽愕慕嵌瓤矗沓岛臀一嵬钡酱锸致房诼穑课一岵换峒负鹾吐沓迪嘧玻吭谀憧蠢矗沂欠裎拊滴薰实刈洌⑿烁卟闪业爻移娉瞧锶ツ兀空庑┒际瞧婀侄治⒚畹奈侍狻Ｋ窍蛞磺邢远准某Ｇ樘岢隽颂粽健Ｓ欣碛上嘈牛诎蛩固怪懊挥腥讼氲焦饫辔侍狻Ｕ谴诱庑┗镜奈侍獬龇ⅲ蛩固共哦哉鍪澜缃辛顺沟椎脑偃鲜叮佣贾铝宋锢硌系囊怀「颈涓铩�
要想认识世界，要想在高速运动时避兔上述逻辑上的矛盾，肯定存在某些我们必须遵循的自然规律。在爱因斯坦的狭义相对论中，他总结了这些法则。一个物体发出的光（不管是反射还是发射出来的），不论这个物体是处于运动状态还是处于静止状态，光的运动速度都是相同的。就是说，不能把物体的运动速度叠加到光速上。此外，任何物体的运动速度都小于光速，即不能以光速或大于光速的速度运动。在物理学上，没有任何事物阻碍你以尽可能接近光速的速度运动，即可达到光速的99。9％，但无论人们如何想方设法，都绝对不可能再获得最后的0。1％的速度。既然从逻辑上讲世界是协调一致的，那么就必定存在一个速度极限。否则就可以通过增加运动物体的速度来达到任何想要达到的速度了。
本世纪初，欧洲人普遍相信存在不受一般法规制约的特殊参照系：德国、法国或英国的文化和政治结构比其他国家好；欧洲人比殖民地国家的人优越，他们受统治是他们的福气。阿里斯塔恰斯和哥白尼思想在社会和政治上的应用遭到反对和藐视。但是年轻的爱因斯坦在物理学上反对特殊的参照系，在政治上同样反对这种优越感。他认为，宇宙中充满了星体，这些星体在各个方向上匆忙地奔驰着，没有任何处于“静止”的地方。在对宇宙的观测上也不存在一处优于另一处的问题。这就是相对论一词的含义。相对论乍看起来很玄乎，其实很简单：就宇宙而言，没有什么地方比其他地方更优越。不论由谁来描述，自然规律都应是一致的。如果自然规律具有不变的一致性，那么认为我们这个小天地在宇宙中有什么特殊之处，就是令人费解的逻辑了。因此可以得出结论，人们不可能以超光速的速度运动。
我们之所以能听到鞭子抽动的噼啪声，是因为鞭梢以大于声速的速度运动。从而产生一种冲击波，产生一个小小的声响。雷声的道理也与此类似。人们曾经认为飞机的速度不能大于声速，但如今超音速飞行却是极平常的事。但是，光障和声障不同，它不仅仅是一个技术上的问题（像超音速飞机所解决了的技术问题），而是如同万有引力一样）是一个基本的自然规律问题。在人类的历程中，还没有任何现象（包括鞭响和雷声）能在真空中以大于光速的速度运动。相反，人们的普遍经历（包括核子加速器和原子钟）都精确地、定量地符合狭义相对论。
同时性的问题适用于光，但却不适用于声，因为声音是通过某种物质媒介，通常是空气传播的。当你的朋友在谈话时，到达你耳朵的声波是空气分子的运动，然而光却可以在真空中传播。空气分子要运动需要一定的条件，真空中不具备这样的条件。太阳光能够穿越宇宙空间照射到我们身上，但是无论我们如何仔细地倾听，也不可能听到太阳黑子的爆炸声，或者听到太阳闪光的轰鸣。在相对论学说创立之前，人们一度认为光的传播是通过一种特殊的、充满宇宙空间的介质以太。但是，著名的迈克尔逊…莫雷实验证明，根本不存在以太这种物质。
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。
20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，但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少许变慢。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人漏斗形进口，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（或约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�
