月亮是地球的門檻,只有邁出門檻,到太陽系更遠(yuǎn)的地方去,到銀河系更遠(yuǎn)的地方去,登陸其他行星和小行星,人類才算真正地離家遠(yuǎn)行了。這就是繼地球大氣層飛行和近地太空飛行之后的下一步:行星際航行和恒星際航行。
飛向深空的行星際航行
行星際航行是在太陽系內(nèi)的航行。實(shí)現(xiàn)載人行星際航行之前,人類就發(fā)射了大量無人探測(cè)器,最早發(fā)射的探測(cè)器已經(jīng)飛出太陽系了。在太陽系眾多行星之間,人類曾經(jīng)對(duì)火星最感興趣,這是從實(shí)用的目的出發(fā),火星最有可能改造成適宜人類居住的殖民地?;鹦侵鈧溥x的對(duì)象是木星的衛(wèi)星木衛(wèi)二和土星的衛(wèi)星土衛(wèi)六。
科幻小說和科普作品對(duì)行星際航行和太空移民的設(shè)想不勝枚舉,在這些作品中,人類可能已經(jīng)登遍了太陽系的金、木、水、火、土、天王、海王等行星以及它們的衛(wèi)星,還包括一些有考察價(jià)值的小行星和彗星,建立了數(shù)不清的臨時(shí)性或永久性基地。人類可以捕獲太空中的流星改造成宇航船,或利用地球上的巨大冰山甚至冷凍地球上的海水制造出“宇航冰艦”。而一種“可控真空衰變”的技術(shù)可以在宇宙中人工制造出一個(gè)更空的“真真空”,把現(xiàn)有的宇宙真空作為“偽真空”吸進(jìn)去,地球大氣和海洋因此也可以被帶動(dòng),匯成一股巨流沖入太空,人類可以乘坐宇航船順流而上。
在航行的動(dòng)力方面,除了傳統(tǒng)的火箭動(dòng)力,離子發(fā)動(dòng)機(jī)、電磁流體動(dòng)力、空間系繩、氫氣炮、核聚變、磁單極、反物質(zhì)、真空零點(diǎn)能、時(shí)空?qǐng)龉舱竦刃涡紊膭?dòng)力也是設(shè)想的方案。其中克拉克科幻小說《太陽帆船》中利用太陽風(fēng)吹動(dòng)船帆提供動(dòng)力的方案值得一提,他用小說的手段補(bǔ)充了一些技術(shù)細(xì)節(jié)。提供了一幅具有現(xiàn)場(chǎng)真實(shí)感的圖景,從而使這個(gè)設(shè)想變得廣為人知。太陽帆的推廣是激光帆,還有從一系列空司動(dòng)力站發(fā)射微波,在太空鋪成一條條“宇宙高速公路”,推動(dòng)航天器在公路上行駛。
在地球大氣層內(nèi)都沒有實(shí)現(xiàn)的生物動(dòng)力飛行,又在這里頻頻露臉,還從動(dòng)物擴(kuò)展到了植物。英國(guó)科幻小說《叢林溫室》描寫了地球上一種能一直長(zhǎng)到月球的植物,這時(shí)月球已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)飄離了原來的軌道,人類順著這種植物可以爬到月球上,顯然就相當(dāng)于完成了行星際的生物動(dòng)力飛行。
美國(guó)科幻小說《太陽的金蘋果》另辟蹊徑,描寫了人類飛船對(duì)太陽的探險(xiǎn),甚至把太陽表面掠走了一部分。而另一部科幻小說《太陽上的天氣》更是讓人類深入太陽核心,調(diào)整那里出現(xiàn)了偏差的熱核反應(yīng),使之恢復(fù)平衡,阻止了因太陽能量變動(dòng)引起的災(zāi)難。太陽是熾熱的恒星,載人的飛船要進(jìn)入其內(nèi)部,首要的技術(shù)難題就是隔絕它可怕的高溫。如果用《波萊斯是個(gè)瘋狂之地》里講到的重物質(zhì)做成飛船外殼,那么,重物質(zhì)的超高密度就能有效地延緩太陽的燒灼,沒等它燒穿外殼,飛船就已經(jīng)完成任務(wù)飛離太陽了。這應(yīng)用的仍然是傳統(tǒng)火箭和航天飛機(jī)在外殼上覆蓋一層燒蝕材料的原理,當(dāng)與大氣層發(fā)生劇烈摩擦產(chǎn)生高溫時(shí),火箭或航天飛機(jī)外面的燒蝕材料會(huì)被逐漸燒掉,里面的載人艙室卻能一直保持較低溫,使航天員安然無恙。
“登日”雖然是對(duì)一顆恒星的實(shí)地考察,但從距離上看仍然屬行星際航行。一旦越出太陽系邊緣,人類就進(jìn)入了更加廣闊的恒星際航行的新天地了。
暢游星海的恒星際航行
每秒16.7千米的第三宇宙速度是飛出太陽系的最小初始速度,每秒110千米~220千米的第四宇宙速度是飛出銀河系的最小初始速度。在太陽系和銀河系之外,可供人類探險(xiǎn)的天體種類繁多,處處是神奇的未知領(lǐng)域,也是科幻小說把想象力發(fā)揮到極致的大舞臺(tái)。人類可以登陸密度極大的像波萊斯那樣的白矮星、中子星直至黑洞,也可以近距離觀察暴烈的超新星、類星體直至黑洞的反演白洞。人類可以找到比遍地黃金更貴重的由鉆石組成的鉆石星,更樂意找到一個(gè)比地球發(fā)達(dá)的友善的外星文明。
為了實(shí)現(xiàn)這些目的,跨越巨大的時(shí)空阻隔,人類可以忍受人工冬眠,可以世世代代居住在一條飛船上進(jìn)行持續(xù)航行?;蛘撸衩绹?guó)科幻小說《追蹤流浪星》中描述的,一顆本身就是智慧生命體的行星在宇宙間漂流,人類如果直接駕馭著它向目標(biāo)進(jìn)發(fā),在這顆行星上繁衍生息,一代又一代。終有一代人,會(huì)看到航程的終點(diǎn)。
人類可以穩(wěn)扎穩(wěn)打地發(fā)射一連串具有人工智能的探測(cè)器,這些智能探測(cè)器每到達(dá)一個(gè)星球,就建立起一個(gè)基地,由它們自己開發(fā)利用星球上的資源,制造出新探測(cè)器;新探測(cè)器飛到下一個(gè)星球。再建立基地,開發(fā)資源,制造探測(cè)器,繼續(xù)向太空深處一站一站接力式地航行,形成一環(huán)扣一環(huán)的太空長(zhǎng)城。這種探測(cè)器稱為“馮·諾依曼”探測(cè)器,它們組成的無窮無盡的太空城長(zhǎng)鏈可稱為馮·諾依曼鏈。如果人類可以一直操縱智能探測(cè)器,將人腦和探測(cè)器的電腦聯(lián)網(wǎng),甚至把自己的思想意識(shí)直接移植到探測(cè)器電腦,那么,也就等于隨同馮·諾依曼鏈不停地延伸,一路旅居到宇宙盡頭了。
莫斯科-彼得堡自動(dòng)“宇宙地鐵”推廣了別萊利曼在《趣味物理學(xué)(續(xù)編)》中記載的莫斯科到彼得堡自動(dòng)地鐵設(shè)想,在莫斯科和彼得堡之間的地下筆直地挖掘一條隧道,那么火車就能不用動(dòng)力牽引,依靠本身的重量在里面往返行駛。在宇宙間也可以找到像這樣利用重力的分力自動(dòng)行駛的通道。宇宙地鐵在里面的行駛其實(shí)是一種振蕩方式,就像一個(gè)有等時(shí)性的擺。
除了以上這些,還有沒有其他飛天的捷徑呢?英國(guó)科幻作家威爾斯設(shè)想過反重力物質(zhì),一些科幻著作也設(shè)想過聚焦引力波或者屏蔽引力波作為飛行的動(dòng)力,這其實(shí)也是對(duì)著名的介于物理和哲學(xué)之間的馬赫原理的應(yīng)用。達(dá)·芬奇有句話:“一只小鳥的重量足以移動(dòng)地球。”
另一種類似的解釋是英國(guó)天文學(xué)家詹姆斯·金斯提供的:“某個(gè)兒童每一次從其搖籃里扔出玩具時(shí),就會(huì)影響到宇宙每顆星球的運(yùn)動(dòng)?!边@都從一個(gè)相反的角度說出了馬赫原理。借用魯迅的名句:“于浩歌狂熱之際中寒;于天上看見深淵。于一切眼中看見無所有;于無希望中得救。”馬赫原理就是要在天上處處看見深淵,要以自由落體的方式墜入太空,徹底反抗地球引力甚至宇宙引力的統(tǒng)治。
還有一條更直接也更匪夷所思的通天之路是:人類甚至可以把自身改造得面目全非,成為在太空等各種極端條件下生存的變異生物,具備不假外力就可長(zhǎng)途遷徙的能力,進(jìn)而深入各種極端環(huán)境,探幽窮微。如果人類要想仔細(xì)游覽宇宙中最大的一處風(fēng)景——暗物質(zhì)區(qū)的風(fēng)景,那么,人類最好能把自身改造成暗物質(zhì)人、暗能量人,比如說:直接由中微子構(gòu)成的中微子人。因?yàn)橛钪嬗锌赡苁怯砂滴镔|(zhì)、暗能量統(tǒng)治的,它的份額占到宇宙的2/3。中微子是一種暗物質(zhì),它基本不與普通物質(zhì)發(fā)生作用。人類如果還是由普通物質(zhì)構(gòu)成,那么,又怎能感受到中微子暗物質(zhì)的微妙之處,進(jìn)入中微子暗物質(zhì)的領(lǐng)土,發(fā)現(xiàn)深藏于宇宙最底層的2/3的美景?
美國(guó)科幻作家杰克·威廉森的小說《黑太陽》設(shè)想了一種量子飛船,可以在粒子態(tài)和波態(tài)兩種量子狀態(tài)上飛行。出發(fā)時(shí)將粒子態(tài)飛船變?yōu)椴☉B(tài)飛船。再遠(yuǎn)的路程也可以一蹴而就。這時(shí)飛船里的航天員也就是一種量子態(tài)人,他們可以同時(shí)處在粒子和波兩種量子態(tài)上。波態(tài)飛行還可以同時(shí)通過兩條甚至多條路線,繞開使粒子態(tài)飛船受阻的障礙。到達(dá)目的地后重新將波態(tài)飛船轉(zhuǎn)換成粒子態(tài)飛船,飛船里的波態(tài)航天員也相應(yīng)地轉(zhuǎn)換成了正常粒子態(tài)的航天員。
與此有異曲同工之妙的設(shè)想俗稱“物質(zhì)傳真”,著名的費(fèi)城實(shí)驗(yàn)體現(xiàn)的就是這種設(shè)想:美軍在1943年據(jù)說曾把一艘驅(qū)逐艦連同上面船員的結(jié)構(gòu)信息分解出來,“傳真”到另一個(gè)地方,再用這些信息(也許再加上納米技術(shù))重新組合出原來的驅(qū)逐艦和船員,一樣都不少?!拔镔|(zhì)傳真機(jī)”倒真是一種簡(jiǎn)便省事的運(yùn)輸工具,但如果它需要有一個(gè)發(fā)送端和接收端,那么,還得先由其他途徑把接收端放到目的地。即使有這點(diǎn)不便,描寫這種航行的科幻小說也不在少數(shù)。
量子態(tài)人、量子飛船和物質(zhì)傳真事實(shí)上涉及物質(zhì)、能量之外的第三個(gè)宇宙基本要素:信息。盡管科幻小說中早就有很多超光速的設(shè)想,但光速至今仍然是物質(zhì)和能量都無法逾越的“光障”,只有信息可以超光速傳遞。愛因斯坦和玻爾兩位科學(xué)巨人關(guān)于所謂“EPR佯謬”的爭(zhēng)論,就爭(zhēng)的是信息和物質(zhì)能量的這點(diǎn)不同。量子態(tài)人是以信息狀態(tài)存在的人,也是可以超光速旅行的人。
如果人類能夠測(cè)算出整個(gè)宇宙的半徑、質(zhì)量,那么,利用得出第一至第四宇宙速度的公式,同樣可以得出所謂第五宇宙速度。第五宇宙速度也可能是一種超光速。如果人類的航行達(dá)到這種速度,就將飛出宇宙,實(shí)現(xiàn)宇宙際航行。