关于21世纪太空、地球和人类的科学大预言

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【大纪元2月1日讯】 有什么事情比探索茫茫宇宙更具挑战性和更令人兴奋呢?人类进入另外一个恒星系的壮举,虽然我辈可能无缘见到,但现在看来,这事情总有一天会成为现实。这虽然是我辈长眠千百年之后的事情,但大家也不要太失望。起码另一件事情可以给我们一点安慰——在几十年内,我们当中可能有些人将会到火星上生活。而且我们可能,当然仅仅是可能,会邂逅地球之外的生命。
这不是科幻故事,而是基于人类科技最新成果的科学预言。

据木子网报道,21世纪科学大预言一:我们是否可以在火星上生活(杰弗瑞‧克拉格)

对于普通人来说,似乎怎么也不会想到2007年10月会是一个特别的月份。然而,假如你是即将抵达火星的4名宇航员之一,2007年10月却是不可多得的好时光。因为在这个月份,地球与火星将会处于最近的距离,当然这个最近的距离也差不多需要宇航员飞行8个月。至于宇航员的着陆点会是火星的哪一块,似乎是个不容讨论的问题,只能说他们大致会在火星的赤道地带着陆,因为在火星赤道以外的地带,温度可能下降到零下20℃。而他们在赤道地带着陆,也只能钻进预先设置好的温度保持在20℃的设施内,因为火星稀薄而有毒的气体不容许他们多走半步。

尽管这个火星上的最初据点的条件如此凶险恶劣,但是两年之后,另外一批宇航员也将到达,而在以后的4年内,每隔两年都会再有一批人会到达。这样,到了2017年,人类在另外一个世界上的第一个小小的聚居地就基本形成了。

以上的设想,无论是对于普通人还是对于已经到过茫茫太空的宇航员来说,当然都只是一个大胆的梦想。因为自从阿波罗号宇宙飞船登上月球后,人类虽然把火星视为下一个探索的目标,但是所能做到的也只是将一些无人探测器送上火星。

然而,就是这些活动,也似乎超出了人类目前的能力。最近无人火星探测器接连被烧毁的事故,以及关于美国国家宇航局(NASA)出错的报告,都很好地说明了这一点。

不过就在这些让人失望的事件发生后不久,美国国家宇航局科学家以及一些私人机构的科学家却重新给大家带来惊喜——他们已在静悄悄地制定飞行计划和设计飞行器。这些计划和飞行器,不仅可以使人类登上火星成为可能,而且所需费用要比原来估计的要少得多。

这确实是一个让人惊喜的消息,因为它远远突破了10年前航天界的设想。1989年,美国宇航局认为,登上火星至少需要30年时间准备和大约4500亿美元经费。这当然是令人瞠目结舌的预测,但没有办法,火星距离地球实在是太遥远了,最远的时候几乎是月球与地球距离的1000倍,所以飞行所需的能源和其他物品数额必然很大。

但是经过10年的反复思考,美国的航天科学家们抛弃了这个笨拙的计划,并寻找到另外一个可行性很高而且很经济的办法。这办法被命名为“火星指导”,由马钉默里尔塔宇航公司的工程师们制定。“火星指导”是一个雄心勃勃的计划,不仅要让宇航员访问火星,而且要让人类在上面生活。

“火星指导”设想,在2005年,当火星与地球处于最近距离时(这个距离每26个月才出现一次),就往火星发射一架可载4个人的航天器。不过这个航天器的燃料仓是空的,而机舱也不载人。着陆后,这个航天器就开始往一个反映仓内抽取火星上的空气——95%是二氧化碳。这些空气与氢气混合后,就会生成甲烷、水和氧气。

甲烷和氧气是一流的火箭燃料,水和氧气则是人类生存的必需品。这些东西都可以储存在飞行器内,等待日后使用。

两年之后,当火星和地球再次处于最近距离时,另一架航天器抵达火星,这回当然是载着宇航员来的。这些宇航员可以在火星上工作18个月,主要生活在载他们来的航天器内。

到了后期,他们就可以放弃来时所乘坐的航天器,登上那架储备了燃料和水的航天器返回地球。

经过几次这样类似的飞行后,宇航员就可以在火星上建造起一些暖和的小房子,为人类日后的定居点建立最初的基地。

“火星指导”计划的令人惊叹之处在于,该计划所利用的科技不是什么新鲜东西。宇航员所乘坐的航天器,与美国国家宇航局传统的高压密封宇航器并无太大的差异,只是技术上稍作更新。所用的助推器,也只是由航天飞机的引擎改装而成。由于这些原因,“火星指导”计划所需费用非常低:完成5次飞行任务也只需大约400亿美元。如果把阿波罗登月计划的费用换算成今天的美元,“火星指导”计划所需费用还不到它的一半。

当然,科学家们也意识到,以往的经验证明,最节省的办法不一定是最好的办法。为此他们也正在考虑一些其他更可行、更合理的办法。

但不管怎样,技术问题已经不是障碍了,因为最关键的速度问题早已经不是问题。所以说,只要美国政府一声令下,科学家们就可以动手开干了。

21世纪科学大预言二:我们是否可以抵达恒星?

跟恒星际的飞行相比,行星间的飞行简直是儿童的游戏。然而,要实现恒星际飞行,似乎还得等上很久。

如果你问人类是否可以抵达恒星,答案可能是肯定的。但这将是很久以后的事,可能是500年以后。如果你问在21世纪内是否会有人抵达恒星,答案当然是否定的。飞抵距离地球最近的恒星和在太阳系内飞行的差异,就像游过浩瀚海洋跟游过一条小河的差异一样。要跨越海洋,你可以借船或者飞机;而到达最近的恒星,你必须有一种航天器——当然这种航天器在100年内人类都没有希望建造出来。

如果你要在太阳系内飞行并在几年内返回地球,你必须有一个每秒钟速度达到160公里的航天器。以这个速度飞行,只需10天你就可以到达火星,不过,要到达冥王星却需要16个月。我们可以想象,这种航天器可能要装备很大面积的收集太阳能的胶片,同时配备一台离子发动机。当然,建造一架核能飞机来执行同样的任务也是另一种可能的选择,不过前提条件是政治上的障碍能够被克服。如果我们决定投入资金去做,太阳能或者核能都足够让我们在太阳系内飞行。从技术上这是可能的,不管我们是否决定制造这种每秒速度达到160公里的航天器,它的成本可能会很高,但事情本身并不荒谬。

不过话又说回来,离我们最近的恒星,其距离也是冥王星的一万倍。一个人如果要飞到恒星上,就必须有一架速度为每秒1.6万公里的航天器,而且要在10年内保持这个速度飞行。航天器的引擎必须为航天器的每一磅重量释放一兆瓦的能量。一个体积这样小而功率如此巨大的引擎,绝对没法让自己及时散热的。就算它的所用的燃料是反物质,这个散热问题也是无法解决的。

如此看来,不管我们使用什么引擎,在本世纪内飞往恒星都是不可能的。但如果是向恒星发放无人探测器是否可以呢?

无人探测器可以很孝很轻,这就意味着它所需要的总动力是很少的。不过它的引擎仍需要为每一磅重量释放一兆瓦能量,也就是说散热问题仍然无法解决。这样说来,无论是载人航天器还是无人探测器,在本世纪内都无法到达恒星。

不过,有一个美国航天工程师的研究或许可以让人类在本世纪后不久实现探测恒星的梦想。这个工程师名叫罗伯特‧福沃迪,曾在休斯飞机公司工作,现在则是独立搞研究。他设想中的恒星探测器是不使用引擎的,因而就避开了发动机散热的技术问题。

罗伯特‧福沃迪把他设想中的无人探测器命名为“恒星鬼火”。它的形状就像一张圆形的鱼网,由一种轻质的线编制而成,总重量不过30克。这个网就像一个风帆,由一个巨大的电波发射器产生的电波驱动。发射器不断地发射电波,这个网型探测器便朝电波发射的方向飞行。

从理论上说,“恒星鬼火”的设想似乎天衣无缝,但有一些实际问题要克服。首先是发射器必须足够大,它的电波所产生的能量必须一直能够对准网型探测器。探测器只能吸收电波能量中极小的一部分,以免被烧毁。这个探测器必须能够携带收集信息和发送信号的装置,而这些装置的重量又不能超过30克。所有这些问题,都可能让工程师们忙上好几个世纪的,但总有一天,一个类似的探测器将会起飞。

假如这个起飞的“恒星鬼火”大到足以载人飞上恒星,那么驱动它的电波发射器所需要的电力,将比现在地球上所有发电站生产的电力总量还要多。总有一天,我们会有办法为这个探测计划提供足够电力,但这一天不会很快到来。也许要到第三个千年的中期才可以实现。

21世纪科学大预言三:我们是否会遇上外星人?

大多数科学家都曾经相信人类最终将会遭遇地球之外的生物,这种生物甚至可能是微生物。但现在他们的态度不那么肯定了。

自从布鲁诺在1600年被罗马教廷烧死后,人类已经走过了很长一段路。罗马教廷烧死布鲁诺的理由之一,是他相信地球之外存在另外的世界和其他形式的生命。但在我们探测恒星的时代,不相信存在地球外的生命却似乎成了异端邪说。调查显示,54%的美国人相信有外星人,30%的人则深信外星人已访问过地球。

如果说茫茫宇宙中的某一个地方真的存在生命,我们这一代人或者说我们的孩子那一代人能够发现这些生命的机会有多大呢?寻找地球外的生命,需要一种很深的信仰。你必须深信:生命的条件(液态水、适中的温度、防止致命辐射的保护层)不是地球独有;在一定的合适条件下,生命自然而然就会出现;如果他们已经聪明到足够将他们存在的信息发射出来,那么在他们向地球发出宣言之前,他们还没有被自己的核战争毁灭,也没有发生毁灭性的环境灾害。

当然,相信存在地球外生命的科学家,还必须相信很多很多其他的假设。否则,一句话就可以推翻他们的信仰。像物理学家恩里科‧弗米所说的,如果有那么多地球外的生命,为什么我们从没有听到他们的声音呢?

对于恩里科‧弗米这类科学家,所有地球外生命的话题都只是痴人说梦。进化论生物学家厄恩斯特‧迈尔也是对地球外生命持否定观点的科学家之一。他说:“不管宇宙中有多少百万个行星,生命形成现象可能已经出现了几次的机会是非常非常小的。”

古人类学家彼得‧沃德和天文学家唐纳德‧布郎利也赞成这个观点。在他们的新书《绝无仅有的地球》中,他们认为在地球之外的大多数地方,辐射和酷热的程度都非常高,所以适合生命生存的行星非常非常罕有。另外,宇宙爆炸——像6500万年前让地球上的恐龙灭绝的那一次,是如此强烈,只有那种在深层泥土中生活的异常生物才能够侥幸生存。他们认为,这样的生命就算存在,跟一个技术发达的社会的差异也有天壤之别,毫无意义可言。

更让人感到意外的是,一直在努力寻找太阳系外的行星的科学家杰夫‧马斯也认为,在茫茫宇宙中,人类可能是孤独的一群。他说,在新发现的33颗行星中,每一颗都是围绕着他们的父恒星激烈地转动,这对于其他任何附近行星上的生命都是毁灭性的灾难。

但所以这些悲观的怀疑,都无法动摇那些对地球外生命深信不疑的人。电波天文学家法兰克‧德雷克就是这种人中的一个。他说:“在这个问题上,你必须乐观一点。”法兰克‧德雷克自从1960年开始就一直在寻找来自其他星球的电波信号。他的工具是一个巨大的接收器,他希望能通过这种接收器得到来自外星人的信号。

但让人失望的是,40年来法兰克‧德雷克和许多像他一样的科学家一直都一无所获。不过他仍然矢志不移而且非常乐观。他说:“我们的研究才刚刚开始。”他还深信在银河系的一千亿个恒星系内,散布着大约一万个高技术世界。他的估计比起已故的卡尔‧撒冈的估计要低调得多。后者曾估计银河系内存在一百万个智能文明,而在宇宙中可能有一千亿个银河系。

多年来,美国国会也资助过无数个这种寻找外星人的活动,但最后都是不了了之。美国国家宇航局几十年来也一直在进行着寻找地球外生命的活动,在一无所获之后,现在已经把注意力转移到火星和木星的卫星欧罗帕上了。

但在这些寻找地球外生物的活动中,有一个例子最值得人们警惕:去年一些美国科学家曾经大张旗鼓地说,已经在一颗火星陨石上找到了证明火星存在微生物的证据,但后来证实,这种说法与事实不符。

21世纪科学大预言四:小行星是否会撞击地球?

这事情最终肯定会发生。但我们不必坐以待毙,天文学家已经在监视着天空并为防卫这种天外杀手做好准备。

当谈到小行星撞击地球的灾难时,真正的问题不是“是否会”,而是什么时候发生。两百个陨石坑和亿万年前的地质记录表明,地球一次又一次地遭受小行星和彗星的撞击。地球上有很多地方都遭受严重损坏,很多物种已经因此被毁灭了,而很多陆栖生物的生存则受到了严重威胁。天文学家非常清楚,太空内有无数颗小行星和陨石在漫无目的地飞行,总有一天会有一部分要跟地球相撞的。

看来这是非常恐怖的,灾难必定要来临。不过,人类已经进化到非常聪明的程度了,只要人类愿意,防止这场灾难是不成问题的。

所以说还有什么可以担心的呢?更何况令恐龙灭绝的最著名的爆炸也是6500万年前的事情了。那只不过是一场意外的事件。

但是要说完全不担心也太乐观了,因为在地质史上的近现代,小行星撞击地球的例子也不是没有。美国阿利桑纳州差不多一英里宽的流星峡谷,其实就是4.9万年前一颗铁小行星撞击地球的结果。那次撞击肯定导致了方圆数英里的生物的全部灭亡。最近的例子则发生在1908年,一颗石小行星或者是一颗彗星,在西伯利亚腾古斯卡地区上空5英里处爆炸。这次爆炸的结果是大片树木被击倒,方圆1000平方米内的树木着火,野生动物全部死亡。假如这个千万吨级的爆炸发生在纽约或者伦敦上空,那么丧命的人就将不计其数。

更近的例子有没有呢?当然有,1996年,一块1/3英里宽的小行星与地球擦肩而过,互相间距离只是28万英里,在天文学上,这是一个让人胆战心惊的距离。假如它不幸跟地球相撞,那么所造成的爆炸将是500亿吨至1200亿吨级。更让人毛骨悚然的是,科学家只是在这颗小行星飞过地球前4天才观察到它。这个令人惊心动魄的事件成了后来建立小行星探测和预告系统的最大理由。

令人兴奋的是,这样的系统一经启动,就得到了迅猛进展。美国阿利桑纳州和加利福尼亚州的一个天文学家小团体,利用一些闲置设备和技术,已经掌握了天空的大致情形,而他们捕捉到的近地物体(小行星或者彗星)数量也在不断地增加。

1997年,寻找小行星活动又增加了一支强大的力量——美国空军和麻省理工学院林肯实验室的一个联合小组参与这项活动,他们带来了巨额的国防部资助资金和先进的设备。充足的资金和先进的技术设备,使这天文小组的工作突飞猛进,在短短的时间里,他们发现的小行星和彗星数量比所有其他团体以往所发现的总数还多。

但是发现了小行星或者彗星后又能做什么呢?早期的发现,当然是越早越好,可以让科学家们有充足的时间发射一个飞行器去确定它的性质。性质确定了,就可以根据具体情况采取相应措施。洛斯阿拉莫斯和罗伦斯利物默两个美国国家实验室的科学家们。已经制定了若干种防卫这些入侵者的方法,其中的两种方法是:把小的摧毁,让大的改变飞行轨道。科学家认为只要时间足够,条件合适,防卫工作并不复杂。

到今年年初,在大约500至1000颗体积较大足以造成灾难的小行星中,有一半已被科学家们探测到,部分物体(如哈尔勃彗星)通常是到了比较接近地球的时候才能被发现,类似情况就给防御增加了很大难度。

所以不难想象,在不久的将来,那些在夜晚到户外散步的人可能会先看到地平线上升起熊熊火焰,紧接着感受到地面的激烈震动,听到隆隆巨响,随后他们会被强烈的热浪化为灰烬。

想到这些,人类没有理由不去探测和跟踪每一个近地飞行物体,以防范灭顶之灾的来临。

21世纪科学大预言五:宇宙将会如何终结?

最新的天文观测结果表明,宇宙的命运似乎不会在一场大灾难中终结,而可能是逐渐衰退,变得寒冷而黑暗。

好消息是我们不会被驱逐。宇宙在至少1000亿年内似乎仍然适合生命生存。这个时间是地球时间的20倍,是人类存在历史的500万倍。假如人类无法在1000亿年之后的某个除夕夜点放鞭炮,那当然就不是宇宙的责任了。

但坏消息是天下没有不散的筵席。宇宙虽然不会消失,但随着时光飞逝,它将变得越来越恶劣,最后不再适合人类生存。推测这些现象在何时和如何发生,肯定是沉闷无趣的工作,但也不是完全没有让人激动的东西。经过几十年的不断发展,传统的大爆炸理论揭示,宇宙的命运将取决于两种力量的对决:一种是宇宙扩张的力量,这种力量在过去的100亿年中让星系之间的距离不断地扩张;另一种力量是星系相互之间以及宇宙内所有物质之间的吸引力,这种力量像一个制动器,让扩张的速度减慢。

如果引力强大到足够让扩张力停止,宇宙的物体最终必定会相互挤压,变成一个熊熊燃烧的大火球;假如情况相反,扩张的力量获胜,那么宇宙将会逐渐变得寒冷而且黑暗。

不管是那种情况发生,都将是生命的终结。如果是发生挤压,宇宙内所有东西都将化为乌有,就连亚原子粒子也不能幸免。如果不是这样,而是宇宙变得寒冷黑暗,那么假如能够从黑洞抽取能量,生命可能会延续很长时间,但这种机会似乎微乎其微。

当然,到最后哪一种情况会发生,现在还无法确定,因为在扩张力和吸引力的对决中,谁会胜出还无法判断。绝大多数的观测表明,扩张力似乎要取得胜利,但是不确定因素仍然很多,其中之一就是“暗物质”问题。星系运动的情况表明,星系间还存在很多不明的引力。这就说明我们所能够观测到的恒星和星系,只是宇宙物质的1%至10%左右,其余的物质是无法看见的,它们不发光。至今没有人清楚这些暗物质是什么东西。在这些东西被认识之前,预言宇宙的最终结果似乎是毫无意义的。

所以,对于宇宙将如何终结的问题,目前我们只能像爱因斯坦所建议的那样:“等着瞧吧!”

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