關于21世紀太空、地球和人類的科學大預言

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【大紀元2月1日訊】 有什么事情比探索茫茫宇宙更具挑戰性和更令人興奮呢?人類進入另外一個恒星系的壯舉,雖然我輩可能無緣見到,但現在看來,這事情總有一天會成為現實。這雖然是我輩長眠千百年之后的事情,但大家也不要太失望。起碼另一件事情可以給我們一點安慰——在几十年內,我們當中可能有些人將會到火星上生活。而且我們可能,當然僅僅是可能,會邂逅地球之外的生命。
這不是科幻故事,而是基于人類科技最新成果的科學預言。

据木子网報道,21世紀科學大預言一:我們是否可以在火星上生活(杰弗瑞‧克拉格)

對于普通人來說,似乎怎么也不會想到2007年10月會是一個特別的月份。然而,假如你是即將抵達火星的4名宇航員之一,2007年10月卻是不可多得的好時光。因為在這個月份,地球与火星將會處于最近的距离,當然這個最近的距离也差不多需要宇航員飛行8個月。至于宇航員的著陸點會是火星的哪一塊,似乎是個不容討論的問題,只能說他們大致會在火星的赤道地帶著陸,因為在火星赤道以外的地帶,溫度可能下降到零下20℃。而他們在赤道地帶著陸,也只能鑽進預先設置好的溫度保持在20℃的設施內,因為火星稀薄而有毒的气体不容許他們多走半步。

盡管這個火星上的最初据點的條件如此凶險惡劣,但是兩年之后,另外一批宇航員也將到達,而在以后的4年內,每隔兩年都會再有一批人會到達。這樣,到了2017年,人類在另外一個世界上的第一個小小的聚居地就基本形成了。

以上的設想,無論是對于普通人還是對于已經到過茫茫太空的宇航員來說,當然都只是一個大膽的夢想。因為自從阿波羅號宇宙飛船登上月球后,人類雖然把火星視為下一個探索的目標,但是所能做到的也只是將一些無人探測器送上火星。

然而,就是這些活動,也似乎超出了人類目前的能力。最近無人火星探測器接連被燒毀的事故,以及關于美國國家宇航局(NASA)出錯的報告,都很好地說明了這一點。

不過就在這些讓人失望的事件發生后不久,美國國家宇航局科學家以及一些私人机构的科學家卻重新給大家帶來惊喜——他們已在靜悄悄地制定飛行計划和設計飛行器。這些計划和飛行器,不僅可以使人類登上火星成為可能,而且所需費用要比原來估計的要少得多。

這确實是一個讓人惊喜的消息,因為它遠遠突破了10年前航天界的設想。1989年,美國宇航局認為,登上火星至少需要30年時間准備和大約4500億美元經費。這當然是令人瞠目結舌的預測,但沒有辦法,火星距离地球實在是太遙遠了,最遠的時候几乎是月球与地球距离的1000倍,所以飛行所需的能源和其他物品數額必然很大。

但是經過10年的反复思考,美國的航天科學家們拋棄了這個笨拙的計划,并尋找到另外一個可行性很高而且很經濟的辦法。這辦法被命名為“火星指導”,由馬釘默里爾塔宇航公司的工程師們制定。“火星指導”是一個雄心勃勃的計划,不僅要讓宇航員訪問火星,而且要讓人類在上面生活。

“火星指導”設想,在2005年,當火星与地球處于最近距离時(這個距离每26個月才出現一次),就往火星發射一架可載4個人的航天器。不過這個航天器的燃料倉是空的,而机艙也不載人。著陸后,這個航天器就開始往一個反映倉內抽取火星上的空气——95%是二氧化碳。這些空气与氫气混合后,就會生成甲烷、水和氧气。

甲烷和氧气是一流的火箭燃料,水和氧气則是人類生存的必需品。這些東西都可以儲存在飛行器內,等待日后使用。

兩年之后,當火星和地球再次處于最近距离時,另一架航天器抵達火星,這回當然是載著宇航員來的。這些宇航員可以在火星上工作18個月,主要生活在載他們來的航天器內。

到了后期,他們就可以放棄來時所乘坐的航天器,登上那架儲備了燃料和水的航天器返回地球。

經過几次這樣類似的飛行后,宇航員就可以在火星上建造起一些暖和的小房子,為人類日后的定居點建立最初的基地。

“火星指導”計划的令人惊嘆之處在于,該計划所利用的科技不是什么新鮮東西。宇航員所乘坐的航天器,与美國國家宇航局傳統的高壓密封宇航器并無太大的差异,只是技術上稍作更新。所用的助推器,也只是由航天飛机的引擎改裝而成。由于這些原因,“火星指導”計划所需費用非常低:完成5次飛行任務也只需大約400億美元。如果把阿波羅登月計划的費用換算成今天的美元,“火星指導”計划所需費用還不到它的一半。

當然,科學家們也意識到,以往的經驗証明,最節省的辦法不一定是最好的辦法。為此他們也正在考慮一些其他更可行、更合理的辦法。

但不管怎樣,技術問題已經不是障礙了,因為最關鍵的速度問題早已經不是問題。所以說,只要美國政府一聲令下,科學家們就可以動手開干了。

21世紀科學大預言二:我們是否可以抵達恒星?

跟恒星際的飛行相比,行星間的飛行簡直是儿童的游戲。然而,要實現恒星際飛行,似乎還得等上很久。

如果你問人類是否可以抵達恒星,答案可能是肯定的。但這將是很久以后的事,可能是500年以后。如果你問在21世紀內是否會有人抵達恒星,答案當然是否定的。飛抵距离地球最近的恒星和在太陽系內飛行的差异,就像游過浩瀚海洋跟游過一條小河的差异一樣。要跨越海洋,你可以借船或者飛机;而到達最近的恒星,你必須有一种航天器——當然這种航天器在100年內人類都沒有希望建造出來。

如果你要在太陽系內飛行并在几年內返回地球,你必須有一個每秒鐘速度達到160公里的航天器。以這個速度飛行,只需10天你就可以到達火星,不過,要到達冥王星卻需要16個月。我們可以想象,這种航天器可能要裝備很大面積的收集太陽能的膠片,同時配備一台离子發動机。當然,建造一架核能飛机來執行同樣的任務也是另一种可能的選擇,不過前提條件是政治上的障礙能夠被克服。如果我們決定投入資金去做,太陽能或者核能都足夠讓我們在太陽系內飛行。從技術上這是可能的,不管我們是否決定制造這种每秒速度達到160公里的航天器,它的成本可能會很高,但事情本身并不荒謬。

不過話又說回來,离我們最近的恒星,其距离也是冥王星的一万倍。一個人如果要飛到恒星上,就必須有一架速度為每秒1.6万公里的航天器,而且要在10年內保持這個速度飛行。航天器的引擎必須為航天器的每一磅重量釋放一兆瓦的能量。一個体積這樣小而功率如此巨大的引擎,絕對沒法讓自己及時散熱的。就算它的所用的燃料是反物質,這個散熱問題也是無法解決的。

如此看來,不管我們使用什么引擎,在本世紀內飛往恒星都是不可能的。但如果是向恒星發放無人探測器是否可以呢?

無人探測器可以很孝很輕,這就意味著它所需要的總動力是很少的。不過它的引擎仍需要為每一磅重量釋放一兆瓦能量,也就是說散熱問題仍然無法解決。這樣說來,無論是載人航天器還是無人探測器,在本世紀內都無法到達恒星。

不過,有一個美國航天工程師的研究或許可以讓人類在本世紀后不久實現探測恒星的夢想。這個工程師名叫羅伯特‧福沃迪,曾在休斯飛机公司工作,現在則是獨立搞研究。他設想中的恒星探測器是不使用引擎的,因而就避開了發動机散熱的技術問題。

羅伯特‧福沃迪把他設想中的無人探測器命名為“恒星鬼火”。它的形狀就像一張圓形的魚网,由一种輕質的線編制而成,總重量不過30克。這個网就像一個風帆,由一個巨大的電波發射器產生的電波驅動。發射器不斷地發射電波,這個网型探測器便朝電波發射的方向飛行。

從理論上說,“恒星鬼火”的設想似乎天衣無縫,但有一些實際問題要克服。首先是發射器必須足夠大,它的電波所產生的能量必須一直能夠對准网型探測器。探測器只能吸收電波能量中极小的一部分,以免被燒毀。這個探測器必須能夠攜帶收集信息和發送信號的裝置,而這些裝置的重量又不能超過30克。所有這些問題,都可能讓工程師們忙上好几個世紀的,但總有一天,一個類似的探測器將會起飛。

假如這個起飛的“恒星鬼火”大到足以載人飛上恒星,那么驅動它的電波發射器所需要的電力,將比現在地球上所有發電站生產的電力總量還要多。總有一天,我們會有辦法為這個探測計划提供足夠電力,但這一天不會很快到來。也許要到第三個千年的中期才可以實現。

21世紀科學大預言三:我們是否會遇上外星人?

大多數科學家都曾經相信人類最終將會遭遇地球之外的生物,這种生物甚至可能是微生物。但現在他們的態度不那么肯定了。

自從布魯諾在1600年被羅馬教廷燒死后,人類已經走過了很長一段路。羅馬教廷燒死布魯諾的理由之一,是他相信地球之外存在另外的世界和其他形式的生命。但在我們探測恒星的時代,不相信存在地球外的生命卻似乎成了异端邪說。調查顯示,54%的美國人相信有外星人,30%的人則深信外星人已訪問過地球。

如果說茫茫宇宙中的某一個地方真的存在生命,我們這一代人或者說我們的孩子那一代人能夠發現這些生命的机會有多大呢?尋找地球外的生命,需要一种很深的信仰。你必須深信:生命的條件(液態水、适中的溫度、防止致命輻射的保護層)不是地球獨有;在一定的合适條件下,生命自然而然就會出現;如果他們已經聰明到足夠將他們存在的信息發射出來,那么在他們向地球發出宣言之前,他們還沒有被自己的核戰爭毀滅,也沒有發生毀滅性的環境災害。

當然,相信存在地球外生命的科學家,還必須相信很多很多其他的假設。否則,一句話就可以推翻他們的信仰。像物理學家恩里科‧弗米所說的,如果有那么多地球外的生命,為什么我們從沒有听到他們的聲音呢?

對于恩里科‧弗米這類科學家,所有地球外生命的話題都只是痴人說夢。進化論生物學家厄恩斯特‧邁爾也是對地球外生命持否定觀點的科學家之一。他說:“不管宇宙中有多少百万個行星,生命形成現象可能已經出現了几次的机會是非常非常小的。”

古人類學家彼得‧沃德和天文學家唐納德‧布郎利也贊成這個觀點。在他們的新書《絕無僅有的地球》中,他們認為在地球之外的大多數地方,輻射和酷熱的程度都非常高,所以适合生命生存的行星非常非常罕有。另外,宇宙爆炸——像6500万年前讓地球上的恐龍滅絕的那一次,是如此強烈,只有那种在深層泥土中生活的异常生物才能夠僥幸生存。他們認為,這樣的生命就算存在,跟一個技術發達的社會的差异也有天壤之別,毫無意義可言。

更讓人感到意外的是,一直在努力尋找太陽系外的行星的科學家杰夫‧馬斯也認為,在茫茫宇宙中,人類可能是孤獨的一群。他說,在新發現的33顆行星中,每一顆都是圍繞著他們的父恒星激烈地轉動,這對于其他任何附近行星上的生命都是毀滅性的災難。

但所以這些悲觀的怀疑,都無法動搖那些對地球外生命深信不疑的人。電波天文學家法蘭克‧德雷克就是這种人中的一個。他說:“在這個問題上,你必須樂觀一點。”法蘭克‧德雷克自從1960年開始就一直在尋找來自其他星球的電波信號。他的工具是一個巨大的接收器,他希望能通過這种接收器得到來自外星人的信號。

但讓人失望的是,40年來法蘭克‧德雷克和許多像他一樣的科學家一直都一無所獲。不過他仍然矢志不移而且非常樂觀。他說:“我們的研究才剛剛開始。”他還深信在銀河系的一千億個恒星系內,散布著大約一万個高技術世界。他的估計比起已故的卡爾‧撒岡的估計要低調得多。后者曾估計銀河系內存在一百万個智能文明,而在宇宙中可能有一千億個銀河系。

多年來,美國國會也資助過無數個這种尋找外星人的活動,但最后都是不了了之。美國國家宇航局几十年來也一直在進行著尋找地球外生命的活動,在一無所獲之后,現在已經把注意力轉移到火星和木星的衛星歐羅帕上了。

但在這些尋找地球外生物的活動中,有一個例子最值得人們警惕:去年一些美國科學家曾經大張旗鼓地說,已經在一顆火星隕石上找到了証明火星存在微生物的証据,但后來証實,這种說法与事實不符。

21世紀科學大預言四:小行星是否會撞擊地球?

這事情最終肯定會發生。但我們不必坐以待斃,天文學家已經在監視著天空并為防衛這种天外殺手做好准備。

當談到小行星撞擊地球的災難時,真正的問題不是“是否會”,而是什么時候發生。兩百個隕石坑和億万年前的地質記錄表明,地球一次又一次地遭受小行星和彗星的撞擊。地球上有很多地方都遭受嚴重損坏,很多物种已經因此被毀滅了,而很多陸栖生物的生存則受到了嚴重威脅。天文學家非常清楚,太空內有無數顆小行星和隕石在漫無目的地飛行,總有一天會有一部分要跟地球相撞的。

看來這是非常恐怖的,災難必定要來臨。不過,人類已經進化到非常聰明的程度了,只要人類愿意,防止這場災難是不成問題的。

所以說還有什么可以擔心的呢?更何況令恐龍滅絕的最著名的爆炸也是6500万年前的事情了。那只不過是一場意外的事件。

但是要說完全不擔心也太樂觀了,因為在地質史上的近現代,小行星撞擊地球的例子也不是沒有。美國阿利桑納州差不多一英里寬的流星峽谷,其實就是4.9万年前一顆鐵小行星撞擊地球的結果。那次撞擊肯定導致了方圓數英里的生物的全部滅亡。最近的例子則發生在1908年,一顆石小行星或者是一顆彗星,在西伯利亞騰古斯卡地區上空5英里處爆炸。這次爆炸的結果是大片樹木被擊倒,方圓1000平方米內的樹木著火,野生動物全部死亡。假如這個千万吨級的爆炸發生在紐約或者倫敦上空,那么喪命的人就將不計其數。

更近的例子有沒有呢?當然有,1996年,一塊1/3英里寬的小行星与地球擦肩而過,互相間距离只是28万英里,在天文學上,這是一個讓人膽戰心惊的距离。假如它不幸跟地球相撞,那么所造成的爆炸將是500億吨至1200億吨級。更讓人毛骨悚然的是,科學家只是在這顆小行星飛過地球前4天才觀察到它。這個令人惊心動魄的事件成了后來建立小行星探測和預告系統的最大理由。

令人興奮的是,這樣的系統一經啟動,就得到了迅猛進展。美國阿利桑納州和加利福尼亞州的一個天文學家小團体,利用一些閑置設備和技術,已經掌握了天空的大致情形,而他們捕捉到的近地物体(小行星或者彗星)數量也在不斷地增加。

1997年,尋找小行星活動又增加了一支強大的力量——美國空軍和麻省理工學院林肯實驗室的一個聯合小組參与這項活動,他們帶來了巨額的國防部資助資金和先進的設備。充足的資金和先進的技術設備,使這天文小組的工作突飛猛進,在短短的時間里,他們發現的小行星和彗星數量比所有其他團体以往所發現的總數還多。

但是發現了小行星或者彗星后又能做什么呢?早期的發現,當然是越早越好,可以讓科學家們有充足的時間發射一個飛行器去确定它的性質。性質确定了,就可以根据具体情況采取相應措施。洛斯阿拉莫斯和羅倫斯利物默兩個美國國家實驗室的科學家們。已經制定了若干种防衛這些入侵者的方法,其中的兩种方法是:把小的摧毀,讓大的改變飛行軌道。科學家認為只要時間足夠,條件合适,防衛工作并不复雜。

到今年年初,在大約500至1000顆体積較大足以造成災難的小行星中,有一半已被科學家們探測到,部分物体(如哈爾勃彗星)通常是到了比較接近地球的時候才能被發現,類似情況就給防御增加了很大難度。

所以不難想象,在不久的將來,那些在夜晚到戶外散步的人可能會先看到地平線上升起熊熊火焰,緊接著感受到地面的激烈震動,听到隆隆巨響,隨后他們會被強烈的熱浪化為灰燼。

想到這些,人類沒有理由不去探測和跟蹤每一個近地飛行物体,以防范滅頂之災的來臨。

21世紀科學大預言五:宇宙將會如何終結?

最新的天文觀測結果表明,宇宙的命運似乎不會在一場大災難中終結,而可能是逐漸衰退,變得寒冷而黑暗。

好消息是我們不會被驅逐。宇宙在至少1000億年內似乎仍然适合生命生存。這個時間是地球時間的20倍,是人類存在歷史的500万倍。假如人類無法在1000億年之后的某個除夕夜點放鞭炮,那當然就不是宇宙的責任了。

但坏消息是天下沒有不散的筵席。宇宙雖然不會消失,但隨著時光飛逝,它將變得越來越惡劣,最后不再适合人類生存。推測這些現象在何時和如何發生,肯定是沉悶無趣的工作,但也不是完全沒有讓人激動的東西。經過几十年的不斷發展,傳統的大爆炸理論揭示,宇宙的命運將取決于兩种力量的對決:一种是宇宙擴張的力量,這种力量在過去的100億年中讓星系之間的距离不斷地擴張;另一种力量是星系相互之間以及宇宙內所有物質之間的吸引力,這种力量像一個制動器,讓擴張的速度減慢。

如果引力強大到足夠讓擴張力停止,宇宙的物体最終必定會相互擠壓,變成一個熊熊燃燒的大火球;假如情況相反,擴張的力量獲胜,那么宇宙將會逐漸變得寒冷而且黑暗。

不管是那种情況發生,都將是生命的終結。如果是發生擠壓,宇宙內所有東西都將化為烏有,就連亞原子粒子也不能幸免。如果不是這樣,而是宇宙變得寒冷黑暗,那么假如能夠從黑洞抽取能量,生命可能會延續很長時間,但這种机會似乎微乎其微。

當然,到最后哪一种情況會發生,現在還無法确定,因為在擴張力和吸引力的對決中,誰會胜出還無法判斷。絕大多數的觀測表明,擴張力似乎要取得胜利,但是不确定因素仍然很多,其中之一就是“暗物質”問題。星系運動的情況表明,星系間還存在很多不明的引力。這就說明我們所能夠觀測到的恒星和星系,只是宇宙物質的1%至10%左右,其余的物質是無法看見的,它們不發光。至今沒有人清楚這些暗物質是什么東西。在這些東西被認識之前,預言宇宙的最終結果似乎是毫無意義的。

所以,對于宇宙將如何終結的問題,目前我們只能像愛因斯坦所建議的那樣:“等著瞧吧!”

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