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墨甲 | |||||
作者:名医,更新时间:2008-3-8 10:59:00,完成字数:305377 |
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【外星人是否存在?】 恒星演化和行星的形成 生命只能出现在能发出光和热的恒星周围的行星上,但并非所有恒星都必然带有行星。星云说认为,恒星是从自转着的原始星云收缩形成的。收缩时因角动量守恒使转动加快,又因离心力的作用星云逐渐变为扁平状。当中心温度达700万度时出现由氢转变为氦的热核反应,恒星就诞生了。盘的外围部分物质在这过程中会凝聚成几个小的天体——行星。 星云说可以合理解释许多观测事实,但也存在一些困难。另一方面,计算机理论模拟计算表明,如果星云物质在收缩过程中没有角动量转移,那结果不会形成一个中央恒星和周围一些小质量行星,而是会形成双星。在双星系统中即使形成行星,不用多久它们也会落入某颗恒星中,或者被抛入宇宙空间,不可能长期在恒星周围存在。 看来大自然给原始星云两种发展的可能:物质保持它原有角动量,演化后形成双星;或者两者在演化过程中恰到好处地分道扬镳,结果生成中央恒星以及绕它运转的行星。 生成智慧生物的漫长过程 生物的进化是一种极为缓慢的过程,所经历的时间之长完全可以同太阳的演化过程相比。化石的研究发现,早在35亿年前地球上就已有了一种发育得比较高级的单细胞生物,称为蓝——绿藻类。根据恒星演化理论以及对地球上古老岩石和陨星物质的分析知道,太阳和地球的形成比这种生物的出现还要早10~15亿年。太阳系形成后大约经过50亿年之久地球上才有人类。 现在设想把每50亿年按简单比例压缩成1“年”。用这样的标度1星期相当于现实生活的1亿年,1秒钟相当于160年。从宇宙大爆炸起到太阳系诞生,已经过去了大约2年时间。地球是在第3年的1月份中形成的。3、4月份出现了蓝——绿藻类这种古老单细胞生物。嗣后,生命在缓慢而不停顿地进化。9月份地球上出现了第一批有细胞核的大细胞,10月下旬可能已有了多细胞生物。到11月底植物和动物接管了大部分陆地,地球变得活跃起来。12月18日恐龙出现了,这些不可一世的庞然大物仅仅在地球上称霸了一个星期。除夕晚上11时北京人问世了,子夜前10分钟尼安特人出现在除夕的晚会上。现代人只是在新年到来前的5分钟才得以露面,而人类有文字记载的历史则开始于子夜前的30秒钟。近代生活中的重大事件在旧年的最后数秒钟内一个接一个加快出现,子夜来临前的最后一秒钟内地球上的人口便增加了两倍。 由此可见地球诞生后大部分时间一直在抚育着生命,但只有很短一部分时间生命才具有高级生物的形式。 行星上诞生生命的苛刻条件 现在我们看到了,智慧生物的诞生要求恒星必须至少能在约50亿年时间内稳定地发出光和热。恒星的寿命与质量大小密切相关。大质量恒星的热核反映只能维持几百万年,这对于生命进化来说是远远不够的。只有类似太阳质量的恒星才是合适的候选者,银河系内这样的恒星约有1000亿颗,除双星外单星大约是400亿颗。单星是否都有行星呢?遗憾的是我们对其他行星系统所知甚少,但是确已通过观测逐步发现一些恒星周围可能有行星存在。考虑到太阳系客观存在,甚至大行星还有自己的卫星系统,不妨乐观地假定所有单星都带有行星。 有行星不等于有生命,更不等于有高等生物。关键在于行星到母恒星的距离必须恰到好处,远了近了都不行。由于认识水平所限我们只能讨论有同地球类似环境条件的生命形式,特别要假定必须有液态水存在。太阳系有八大行星,但明确处在能有条件形成生物的所谓生态圈内的只有地球。金星和火星位于生态圈边缘,现已探明在它们的表面都没有生物。 对一颗行星来说,能具有生命存在所必须满足的全部条件实在是十分罕见的。太阳系中地球是独一无二的幸运儿。详细计算表明,在上述400亿颗单星中,充其量也只有100万颗的周围有能使生命进化到高级阶段的行星。 另一个限制条件是地外生命应该与地球上生命有类似的化学组成。天文观测表明,除少数例外,整个宇宙中化学元素的分布相当均匀,因而完全有理由相信在遥远行星上也能找到构成全部有机分子所需要的材料。事实上已经在不少地方发现了许多比较复杂的有机分子。因而可以认为,生命在某个地方只要理论上说可以形成,实际上也确实会形成。于是银河系中就会有100万颗行星能有生命诞生,不过每颗行星上的生命应当处于不同的进化阶段。 能找到外星人吗? 如果我们为100万这个大数目感到欢欣鼓舞,认为找到外星人不成问题,那就高兴得太早了。对于地外高级生物只有当能同他们建立联系时才有意义。就人类目前的认识来看,无线电讯号是建立这种联系的唯一可行的途径,因而必须进一步探讨有多少个行星上居住了有能力发送这种讯号的文明生物。如果他们从存在以来一直在发送这种讯号,那就应该有100万个正在进行无线电发播的行星。但事实上不要说藻类,就是人类在100多年前也还没有这种能力。另一方面,技术已遭到破坏,以及本身已遭到毁灭的生命形态也是不会这样做的。请不要忘记,差不多在能发射无线电讯号的同时,人类也研制成了大规模核武器,它们足以把地球上全部生物彻底毁灭掉。外星人会不会为失去理智的战争狂所支配而毁掉自己呢?这种可能性也许不能完全排除。 让我们又一次乐观地认为外星人有能力、有理智解决那些我们所担心的问题,并假定他们在和平繁荣的环境中生活了100万年。由于科学技术极为发达,生活充分富裕,他们必然会想到、也完全有能力耗费巨资来从事有重大意义的开创性研究,其中包括试图同外部世界同类建立联系。他们在100万年内不停顿地向外界发送强有力的无线电讯号。这么一来在上述100万颗行星中,就有一小部分正在发播这种讯号,这部分所占的比例是100万年除以40亿年,即0.025%。这意味着目前正在发送讯号的只有250万颗。如果它们均匀地分布在银河系中,则相邻两颗之间的距离约为4600光年。人类发出的讯号要经过4600年才能送到离我们最近的外星人那儿。如果他们收到了并随即发出回答,那要收到他们的回音我们还得再耐心地等上4600年!奥兹玛计划的联系对象离开我们只有十几光年,这样做实在没有多大意义。要使计划变得有实际意义,必须监听4600光年范围内每一颗类似太阳的单星是否在发出有含义的讯号。 要是更实际一点,想想人类有历史记载的只有4000年。如果外星人只是在4000年长的时间内有能力进行无线电发播,那么今天在向外界播发讯号的就只有一颗行星!于是,整个银河系中除地球外充其量也就再有一种文明生物在发送讯号,我们用射电望远镜在银河系内留心倾听这种讯号的种种努力就完全是徒劳无功之举! 读者也许会为这一结论深感失望。那么实际情况同这里所估计的会有多大差异?上面的讨论中有许多不确定因素。每颗单星周围都有行星吗?生命是否只能在地球这样的环境下诞生?还有,实际上我们并不知道一种智慧生物到底能生存多久,他们能一直生存下去吗?这些问题恐怕在相当长时间内还无法作出明确的回答。然而原始人又何尝想到今天的大型客机、彩色电视、快速电子计算机和登月飞行呢?只要人类能在和平繁荣的环境中一直生活下去,科学的发展会逐步回答这些问题。不过就目前来看,外星人即使存在,我们也暂时无法同他们进行有效的联系。因而,把不明飞行物同天外来客的宇宙飞船联系在一起恐怕是不可信的。 外星人的报道时常见诸报端,很多人声称见过飞碟,甚至见过外星人,同时他们也拍到了各种各样的有关飞碟的照片。这一切到底是真是假,外星人真的存在么? 据自称见过外星人的人们描述,他们所见到的外星人大多是一些个子矮小,脑袋圆大、嘴巴窄长如裂缝、身穿紧身衣的类人生物。但也有人声称他们见到的外星人是高大的巨人、机器人状怪物、满身长毛的怪兽甚至美丽的裸女。对这种现象,有人认为这些外星人不止来自一个星球。另一些人则认为,地球上绝不可能有这么多不同种的外星人同时光临,这种混乱的描述正说明外星人的说法是不足为据的。还有一些人认为,这些确有相当一部分不足为信,但仍有一些可以确认是真实的。 另一些人则热心于寻找外星人在古代留下的痕迹。他们认为撒哈拉沙漠壁画上人物的圆形面具、复活节岛和南美的巨石建筑以及金字塔等种种无法解释的史前奇迹都与外星人有关。还有的学者提出人类是外星人的后裔,或人类中一些民族(如玛雅人)是外星人与地球人交配的后裔等种种观点。但这些也只能作为猜测和假说,其中大多数仍缺少足够的证据。 美国康奈尔大学的著名天家卡尔&;#8226;萨根曾指出,在整个银河系中差不多有二千亿颗恒星,这些恒星中有相当一部分带有行星。在这些行星中,与地球环境近似的,估计可能多达一百万颗。既然生命能够在地球上产生和演化,那也就可能同样在这些行星上产生和演化,并发展出智慧生物。而其中必定有一部分,要经现在的人类文明更为先进。因此,这些天家们认为,在地球以外的别的星球上出现智慧生命,完全是可能的。 但萨根却对世界各地常常有人遭遇外星人的消息嗤之以鼻。他认为,这些,都是把一些人类掌握的科技加到所谓外星人身上,所描述的外星人形象也大多是人类的变形。而在别的星球,生命进化过程千差万别,外星智慧生命的演化形态很可能与人类完全不同,其掌握的科学技术也会与人类完全两样。而且这些可能产生智慧生命的星球,离地球的距离都在几千或几万光年。因此以为每年甚至每天都有外星人来访的说法,更是完全不现实的。 萨根的看法,大致可以代表严肃的科学家们的意见。这就是说,外星智慧生命的存在,从理论上讲是完全可能的。但各种发现外星人的消息,却大都不足为信。然而仍有一些被认为可靠而目前科学界尚无法解释的事件,以至某些不可理解的史前奇迹,又是否与外星智慧生命有关呢?这一切仍然是个谜。 对于目前外星人的存在情况,科学家们提出了种种可能的设想,这些设想很大胆,现在看来也很离奇,但是谁又能责怪人类的想象力呢,也许这些幻想有一天会变成可观的存在。 地下文明说 记得看过一个漫画故事,说的是在地球上是人类进化的天堂,但是在地球内部却存在另一个由进化后的昆虫统治的文明世界,最终地下的昆虫为了地上的生存权与人类开始了战争。据悉,美国的人造卫星“查理7号”到北极圈进行拍摄后,在底片上竟然发现北极地带开了一个孔。这是不是地球内部的入口?另外,地球物理学者一般都认为,地球的重量有6兆吨的上百万倍,假如地球内部是实体,那重量将不止于此,因而引发了“地球空洞说”。一些石油勘探队员都在地下发现过大隧道和体形巨大的地下人。我们可以设想,地球人分为地表人和地内人,地下王国的地底人必定掌握着高于地表人的科学技术,这样,他们——地表人的同星人,乘坐地表人尚不能制造的飞碟遨游空间,就成为顺理成章的事了。 杂居说 该观点认为,外星人就在我们中间生活、工作!研究者们用一种令人称奇的新式辐射照相机拍摄的一些照片中,发现有一些人的头周围被一种淡绿色晕圈环绕,可能是由他们大脑发出的射线造成的。然而,当试图查询带晕圈的人时,却发现这些人完全消失了,甚至找不到他们曾经存在的迹象。外星人就藏在我们中间,而我们却不知道他们将要做什么,但没有证据表明外星人会伤害我们。 人类始祖说 有这么一种观点:人类的祖先就是外星人。大约在几万年以前,一批有着高度智慧和科技知识的外星人来到地球,他们发现地球的环境十分适宜其居住,但是,由于他们没有带充足的设施来应付地球的地心吸引力,所以便改变初衷,决定创造一种新的人种——由外星人跟地球猿人结合而产生的。他们以雌性猿人作为对象,设法使她们受孕,结果便产生了今天的人类。 平行世界说 我们所看到的宇宙(即总星系)不可能形成于四维宇宙范围内,也就是说,我们周围的世界不只是在长、宽、高、时间这几维空间中形成的。宇宙可能是由上下毗邻的两个世界构成的,它们之间的联系虽然很小,却几乎是相互透明的,这两个物质世界通常是相互影响很小的“形影”状世界。在这两个叠层式世界形成时,将它们“复合”为一体的相互作用力极大,各种物质高度混杂在一起,进而形成统一的世界。后来,宇宙发生膨胀,这时,物质密度下降,引力衰减,从而形成两个实际上互为独立的世界。换言之,完全可能在同一时空内存在一个与我们毗邻的隐形平行世界,确切地说,它可能同我们的世界相像,也可能同我们的世界截然不同。可能物理、化学定律相同,但现实条件却不同。这两个世界早在200-150亿年前就“各霸一方”了。因此,飞碟有可能就是从那另一个世界来的。可能是在某种特殊条件下偶然闯入的,更有可能是他们早已经掌握了在两个世界中旅行的知识,并经常来往于两个世界之间,他们的科技水平远远超出我们人类之上。 四维空间说 有些人认为,UFO来自于第四维。那种有如幽灵的飞行器在消失时是一瞬间的事,而且人造卫星电子跟踪系统在开机时根本就盯不住,可以认为,UFO的乘员在玩弄时空手法。一种技术上的手段,可以形成某些局部的空间曲度,这种局部的弯曲空间再在与之接触的空间中扩展,完成这一步后,另一空间的人就可到我们这个空间来了。正如各种目击报告中所说的那样,具体有形的生物突然之间便会从一个UFO近旁的地面上出现,而非明显地从一道门里跑出来。对于这些情况,上面的说法不失为一种解释。 【外星人的探索】 作为探索宇宙奥秘的工作的一个部分,科学家也在积极地探索地球以外的生命,也在积极地搜寻有没有外星人的信息。这种科学的探索早在上个世纪50年代就开始了。 1959年,科可尼和莫里森两人合写了一篇文章,登在英国著名的《自然》杂志上。文章说根据他们的计算,如果宇宙中别的地方有智慧生命,而且它们的科学水平和我们1959年的水平相当。那么,它们应该可以收到地球人发射的无线电信号。同样,如果它们想向我们发射无线电信号,我们也可以收到。尽管距离极其遥远,需要几千、几百年才能交谈一句话,但是毕竟是可以交流的。他们俩还研究了进行星际无线电波交流的最佳波长,这个波长是氢原子的21厘米波长。因为,氢是宇宙中最丰富的元素,而且它的21厘米波长也容易探测到。 这篇文章大大的激发了人们探测地外文明的热情,增强了人们的信心。因为它告诉我们,只要有外星人,只要外星人的科技水平和我们差不多,我们之间就可以互相交流。这篇文章是科学的探测外星人的开始。 人类已经在地球上生活了大约两三百万年。从前,人类以为自己是万物之灵,宇宙间唯一有智慧的生命,甚至认为地球是整个宇宙的中心。后来,随着科学技术的进步,人们的眼界开阔了,才懂得宇宙的广大无边,它远远超越了我们的想象,而地球实在是太小了,当然更不是宇宙的中心。于是人们想象:宇宙这样宽阔,或许其它星球上会生活着一种与人类相似的智慧生物--外星人。这样的想法深深地吸引了一些热哀于寻找外星人的人们。 十六世纪,有人用望远镜观测火星时,发现了许多互相交错的网纹,便以为那是‘;火星入‘;开凿的‘;运河‘;。1935年,美国一家电台广播说火星人来到了地球,引起了一场虚惊。而英国一位作家创作了一本名为《大战火星人》的科幻,其中对火星人作了许多绘声绘色的描述,更引发了一系列有关‘;火星人‘;的和电影的诞生。 到底有没有火星人?在只有望远镜的时代,它一直是个谜。到了六十年代,探测飞船终于上到了火星,解开了这个一直困扰人们的谜:火星比地球冷得多,表面到处是泥土石块,经常狂风大作,飞沙走石,上面没有任何生物,当然更没有火星人。 这个谜解开以后,天家进一步分析认为:在太阳系里,除地球外,其他行星都没有生物生存所必须的环境条件。因此,地球上的人类是太阳系里唯一有智慧的生物,要找外星人,必须到太阳系之外。 1972年,美国发射了‘;先驱者10号‘;飞船,它于1987年飞出了太阳系,飞船上的金属片刻画了人类的形象、人类居住的地球以及太阳系的位置。1977年,美国的‘;旅行者一号‘;又给外面的世界带去了更丰富的信息,包括一部结实的唱机和一张镀金的唱片,唱片上收录了几十种人类语言和多首音乐作品(其中有中国的古曲)。人们热切地期望外星人会收到它。 为了和外星人取得联系,科学家们甚至还制造了庞大复杂的设备,试图向外星发射信息和接收来自外星的信息。但是,经过了许多努力,人们依然没有找到外星人。一些见到外星人的说法也仅仅是传说,难以得到有力的证实。 值得一提的还有飞碟。许多人看到了它。也猜想它就是外星人驾驶的飞船,可这也仅仅是一种猜想而已。 那么,到底有没有外星人呢?科学家分析,宇宙间象地球这样这样的行星肯定还很多,某些与地球环境相似的行星确实很可能有外星人,但是由于我们的航天、通讯技术尚未足够发达,要找到他们我们还必须加倍努力才行。 寻找地外生命 为了寻找地外生命,1999年5月24日,一个名为‘;相遇2001‘;的公司借助克里米亚半岛的乌克兰叶夫帕托里亚直径70米的射电望远镜,朝4颗50-70光年远的类太阳恒星方向发射了一系列射电信号,这是人类25年来第一次有意识的星际广播。 早在1974年11月16日,美国射电天家德雷克曾用阿雷西博直径305米的射电望远镜向24000光年以外的球状星团M13发送过信号。可那次信息的长度仅为3分钟,由1679个字节组成,其中包括了地球在太阳系中的位置、人类的外形和DNA资料、5种化学元素的原子构成形式以及一个射电望远镜的图形。 相比之下,此次发送的信号比德雷克的那此内容更为丰富,而且被地外生命接收到的可能性更大。该信号的发送频率为5010千赫兹,比电视广播强10万倍,长度达到40万比特,它包括一系列页面,有地球和人类的详细资料、基本符号、用逻辑描述的数字和几何、原子、行星及DNA等信息,并在三小时内重复发送三遍。 当然,两次信息的发送都使用同一种二进制数学语言,因为只有这种语言,我们才有可能和宇宙中假定存在的地外生命沟通。科学家们相信,任何具有一定数学知识的地外生命都有能力破译这些二进制编码,进而了解其内容。如果他/她/它真能截取并记录下这些信号,那么就会了解地球、太阳系、人体、人类文化和技术水平的大致状况。 另一方面,由于缺乏功能足够强大的计算机,科学家们还建立了SETI@home系统,以便在处理射电望远镜收集到的地外生命信号时,得到全球计算机用户的帮助,防止这些信号溜掉。 除此之外,这个由国际上多家航天业、信息业和生物化学业领域的知名企业联合组成的“相遇2001”公司还肩负着另一项重要任务?在2001年年底发射一艘小型宇宙飞船。这艘飞船将一直在宇宙中漂流,直至有一天被地外生命截获为止。它将载有更多的人类信息,并可以将数以十万计的志愿参加者的照片、手写信息和头发标本送入太空。其中,头发标本经过特殊处理后,可以使其所含的人体DNA信息保存完整。 培养研究地外生命的专门人才 华盛顿大学1998年9月份宣布,它将启动一项由国家科学基金资助的研究生教育项目,该项目旨在培养研究地外生命的博士研究生,这在宇宙生命学方面尚属首次。 这门专业看起来似乎挺有意思,但真的学起来并不那么轻松。学生们必须先要了解地球上的生命是如何形成的,这就涉及到天、大气科学、海洋学以及微生物学。负责此项目的微生物学家简姆斯&;#8226;斯特雷说:“我们想在地球的环境中研究生命,因此必须要研究地球上诸如火山口、海冰和地下玄武岩的形成过程,因为这些都是形成微生物的极好环境,而且很可能与其它星球上的环境相类似。”除此之外,学生们还要研究大量的在地球上了解较少的有机体。 给学生尝尝寻找地外生命的滋味,并非华盛顿大学只此一家,美国航空航天局新成立的宇宙生命学研究所将提供同样的机会。日前,美国航空航天局的科学家们正和来自五所大学的教授们洽谈这项合作项目。 【UFO和外星人】 既然天体间的距离极其遥远,既然宇宙航行困难重重,为什么书报杂志,电视台广播电台以及因特网上会有那么多飞碟和外星人的报道呢?不明物体在天上飞行的事情,古代就有记载。但是,真正引起注意的不明飞行物的报道,始于1878年1月,当时美国德克萨斯州一个农民在田间劳动时,看见空中有一个圆盘状的物体在飞行。当时飞机还没有问世,这一奇特的现象在报纸上发表后,引起了社会的轰动。有150多家报纸刊物转载了这条消息,成为现代不明飞行物报道的最早事例。不明飞行物在英语中是UnidentifiedFlyingObject,取三个单词的第一个字母组成它的缩写就是UFO。香港和台湾有的书上,把UFO三个字母的发音直接用汉字写出,叫做“幽浮”,这就使它带上了神秘的色彩。 第一个UFO的报道出现在1947年6月24日,这篇报道说,民航机飞行员肯尼斯&;#8226;阿诺德在华盛顿州雷尼尔山谷附近搜寻一架莫名其妙失踪飞机的时候,突然发现空中有9个碟状的闪光飞行物,每个的直径大约有30米左右,像在水面上打漂的碟子一样,正在以每小时2000公里的超高速跳跃着向前飞行。记者在报道中使用了“飞碟”这个词。从此“飞碟”和“UFO”一起成为不明飞行物的代名词。 然而部分飞碟竟是地球底部的来客,是地球黑子导演出的一种假象!地球黑子A中产生的镁,它是最易失去外层的2个电子,变成正镁离子Mg+,它是一种银白色的金属,在粉末状态下也保持着金属光泽。在常温下,与空气里的氧缓慢氧化,在地面空气中放久后,就会慢慢发暗并失去原有的金属光泽。铝在表面氧化后,产生一层氧化膜,仍能保持一定的金属光泽,在阳光照射下会银光闪闪。当黑子A接近地底的时候,地壳电位由0变正,因同性相斥,带正电荷的金属粉尘被斥出地缝。有的散落在大气层中,慢慢氧化为尘埃,有的一团团粉尘被斥向地表,在旋转着的黑子电场作用下,粉尘在空中成团地旋转,在风的影响下,时而旋成球形,时而旋成草帽形、碟形、圆锥形、圆柱形、椭圆形等,见者便给它一个形象的名字——“飞碟”! 由于这个事件影响很大,为了查明真相,1950年4月,哥伦比亚广播公司著名记者爱德华&;#8226;R&;#8226;莫罗又采访了阿诺德,采访中阿诺德声明,1947年关于他看见不明飞行物的报道“没有正确地引用我的话。各家报纸对我的话夸大其词……我当时说,这些物体在上下波动,就像,啊,我看就像是漂泊在波浪汹涌的水面上的小船。当我形容它们怎么飞行的时候,我说它们的飞行就像在水面上抛出一个碟子。大多数报纸误解了我,并且错误地引用了我的话。报纸说我说这些物体就像碟子一样。而我是说,它们飞行的样子像碟子。”阿诺德说他看见了一连串9个物体,其中一个发出了“可怕的蓝色闪光”。阿诺德得出结论说,它们是一种新式的带翼飞机。莫罗在采访报道最后总结说:“1947年的报道是一个历史性的错误。阿诺德先生最初的描述被人们遗忘,而‘飞碟’却成为家喻户晓的词汇。” 最早把飞碟和外星人联系起来的,是美国亚利桑那的气象学家麦克唐纳和美国西北大学的海克两人。他们在20世纪60年代中期提出,有些飞碟是外星人造访地球所乘坐的宇宙飞船。这个观点非常符合一般人爱幻想、爱猎奇的心理,立即成为新闻炒卖的热点,至今长盛不衰。 半个多世纪以来,媒体对UFO的报道已经超过100万次,现在光是美国,平均每天就有200多起关于飞碟或外星人的报道,其中有10起左右抓住外星人、或者与外星人直接接触的报道。全世界就更多了。这些报道都有非常具体的时间、地点、人物、事件经过,很多还有目击者的照片、录音和访谈的录像等等。如果我们都相信这些报道,那么我们这个世界上外星人就太多了。随着我们国家一步步融入世界大家庭,我国的飞碟和外星人报道也逐渐多了起来,市面上现在有的书籍,多半还是翻译或编译或改写外国人的,其中相当多的故事是外国报纸上4月1日“愚人节”所编的愚弄人的“新闻”,我们有的作者不知道是真愚蠢,还是真想发财,竟把它当做真事推销给我们。多数科学家都承认,我们现在的文明还是一个很幼稚的文明,宇宙、地球、人类……还有很多很多的奥秘是我们所不了解的,这就是我们还需要科学研究和科学家的原因。但是如果把我们不了解,不知道的事都归结到外星人头上,都用外星人来解释,那就离科学太远了。 在新闻自由的国家里,出于商业目的,什么“新闻”都是可以制造的。飞碟和外星人常常被作为新闻题材进行炒作,半个多世纪以来,已经为各种报纸、电台、电视台、电影制片商、出版商创造了丰厚的利润,同时也把一个严肃的科学问题引导到了完全背离科学的歧路上。 截至目前为止,世界上还没有哪一个严肃的科研机构或者严肃的科学家(注意,不是带引号的“科学家”)声称发现了外星人或者外星人的宇宙飞船——飞碟。 当代最伟大的科学家和科普专家、美国天会行星科学学会主席、美国地球物理学会联合会行星研究会主席、美国科学促进协会行星协会主席、宇宙生物学的创始人卡尔&;#8226;萨根,在著名的科普著作《魔鬼出没的世界》一书中专门讲到各种有关外星人和飞碟的报道的起源,他说:“我们经常被那些支离破碎、吹嘘得吓人的UFO(英文“不明飞行物”的缩写)的传说所缠绕,却很少听到编造者所受到的惩罚。这并不难理解:什么能够推销更多的报纸和书籍?什么能够得到人们更多的关注?什么能使人感到更有趣?什么能使我们打发令人难熬的时间?是真的坠毁的外星飞船,还是那些经验丰富的骗子在骗那些傻瓜兜里的金钱?是威力无边的外星人在耍弄人类,还是有人根据人类的软弱和缺陷而总结出的看法?” 2001年03月10日,美国中情局首次大规模解密了859份秘密情报文件。这些时间横跨1947年至1991年的秘密文件,内容五花八门,但其中最让人感兴趣的却是美国中情局从20世纪40年代末一直到现在对UFO现象的研究。美国中情局对UFO现象50余年的研究结果证实:前期的UFO现象可能是前苏联政府为了制造美国社会混乱的阴谋;后期的UFO现象则是中情局绝密间谍飞机秘密实验导致的。一句话,UFO迄今为止尚没有证据表明其存在! 2001年4月22日,英国《泰晤士报》报道,成立于1953年,鼎盛时期在全球各地拥有1500名会员,最多时每星期可以接到30份UFO目击报告的英国UFO(不明飞行物)部门,由于可供调查的线索日趋减少,日前已被宣布撤销。这从另一方面说明,随着公众科技素质的提高,人们对UFO事件的关注越来越少,越来越多的人不再把它和外星人联系在一起,而是更多的用自然科学观点看待它。
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激光武器 激光武器是一种利用沿一定方向发射的激光束攻击目标的定向能武器,具有快速、灵活、精确和抗电磁干扰等优异性能,在光电对抗、防空和战略防御中可发挥独特作用。它分为战术激光武器和战略激光武器两种。它将是一种常规威慑力量。 战术激光武器的突出优点是反应时间短,可拦击突然发现的低空目标。用激光拦击多目标时,能迅速变换射击对象,灵活地对付多个目标。 激光武器的缺点是不能全天候作战,受限于大雾、大雪、大雨,且激光发射系统属精密光学系统,在战场上的生存能力有待考验。 陆军的快速发射高炮的炮管寿命短,连续发射几分钟后就要更换,而激光武器不存在多次发射的寿命问题。可以预计,未来在目前弹炮结合防空武器系统的基础上,将出现将新型防空导弹。高炮和激光武器三结合的对空防御系统。其中,激光武器主要拦截从低空、超低空突然来袭的近距离目标,这有可能大大提高对精确武器的拦截溉率,解决当前存在的极近程防空问题,并可用于保卫重要目标,如重要机构、指挥中心、通讯和动力中枢等。目前研制的激光武器的体积一段较大,重量较重,所以各国首先考虑舰载应用。目前,发达国家的大型水面舰只已开始采用核能作为动力,中型水面舰只的电动化改进也已进入实质阶段,这都为激光武器在舰艇上的应用铺平了道路。 鉴于激光武器的重要作用和地位,美、俄、以色列和其他一些发达国家都投入了巨额资金,制定了宏大计划,组织了庞大的科技队伍,开发激光武器。至90年代初,仅美国政府对激光武器的研究投资就达90亿美元。80年代中后期,苏联和英国的军舰或陆上已有实验性战术激光武器装备,美、法、德等国也作了大量试验。战略激光武器研究费用高,技术难度大,其前景还有待观察。 激光武器的效费比是比较高的。在防空武器方面,当前主体是导弹,激光武器与之相比消耗费用要便宜得多。例如,一枚“爱国者”导弹要60-70万美元,一枚短程“毒刺”式导弹要2万美元,而激光发射一次仅需数千美元,今后随着技术的发展,激光发射一次的费用可降至数百美元。 去年6月6日,美国军方在新墨西哥州南部的怀特桑兹导弹试验场首次进行战术高能武器试验,成功摧毁了一枚飞行中的喀秋莎火箭。美军方官员称,这是世界上第一种以激光为基础的反导系统。美军方还将于近期进行该武器击落多枚“来袭导弹”的试验。该系统由美加利福尼亚州的承包商汤普森&;#8226;拉莫&;#8226;伍尔德里奇公司专门为美国陆军和以色列设计制造,开发费用高达2亿美元。该系统尤其适合部署在人口稠密的地方,而且成本十分低廉,据估算,每拦截一枚导弹只需约3000美元。美国防部目前正在考虑研制一种机动性能更强、打击范围更广、主要针对弹道导弹的激光拦截技术。 激光武器 1975年10月18日,美国北美防空司令部一片混乱。事情是从一个报警电话开始的。 “哈罗,我是控制中心的监测员。我们在印度洋上空的647预警卫星的在外探测器,受到来自苏联西部的强红外闪光的干扰,不能正常工作。” 这是怎么回事? 最初,人们从自然原因分析,认为可能是流星群的强光干扰,或者,是苏联的天然气管道破裂失火,形成强光。 “这不可能。”北美防空司令部的高级参谋反驳说,“我们的卫星是滤光镜,它对自然光不敏感。流星群每月都有,卫星从来不受干扰……” “据估计,这次神秘的闪光,比洲际导弹发射的光强要大1000倍。天然气管道失火绝不可能有如此强光发射……”另一个参谋说。 “也许是前苏联研制出了新的激光武器。”一位军官说出了大家最担心的一句话。 “天哪,但愿不是这样。”有人喊道。 这场风波尚未平息,一个月后,即1975年11月17日、18日两天,美国空军的两颗数据中继卫星,由于受来自苏联的红外干扰,又停止了工作。据检查,是红外姿态控制仪失灵。 很快,“苏联激光武器攻击并破坏了美国卫星”的消息,像一场台风,席卷了整个美国,在全世界也引起了强烈震动。 美国官方想稳定一下国内的慌乱表绪。国防部长拉姆斯菲尔德召开记者招待会,宣布说:“我看到了报纸的报道,关于激光武器的使用,经调查,没有情报能够证实。” 但纸包不住火。几句安慰的话丝毫没有平息舆论的压力。1980年5月22日,美国负责公共事务的助理国防部长兼五角大楼发言人托马斯&;#8226;罗斯,在新闻发布会上说: “中央情报局和其他情报部门业已查明,苏联正在研制一种能够摧毁卫星的激光武器系统。”他接着又说:“但是,这项研究在美国也在进行着。前苏联在达到的功率方面也许稍稍领先。” 我国古代传说中就有“用光杀人”的记载。《封神演义》中有“哼”“哈”二将,可从鼻中喷出光来,使敌人丧命。科学幻想中也早有“魔光”、“死光”之说。但只有到1960年出现激光后,这些幻想才变成了现实。 激光具有单色性,基谱线宽度很窄。普通光源中氪灯的谱线宽度为千分之五埃(一埃是一亿分之一厘米),算最窄的了,但氦氖激光器产生的激光谱线宽度只有千万分之一埃。就是说,激光的单色性比氪灯提高了几十万倍。 激光能够向一个方向辐射,散开角度只有几分,甚至小到一秒。激光的高方向性使它在军事上很受重视。 高度集束的激光,能量也非常集中。举例说,在日常生活中我们认为太阳是非常亮的,但一台巨脉冲红宝石激光器发出的激光却比太阳还亮200亿倍。当然,激光比太阳还亮,并不是因为它的总能量比太阳还大,而是由于它的能量非常集中。例如,红宝石激光器发出的激光射束,能穿透一张1/3厘米厚的钢板,但总能量却不足以煮熟一个鸡蛋。 激光作为武器,有很多独特的优点。首先,它可以用光速飞行,每秒30万公里,任何武器都没有这样高的速度。它一旦瞄准,几乎不要什么时间就立刻击中目标,用不着考虑提前量。另外,它可以在极小的面积上、在极短的时间里集中超过核武器100万倍的能量,还能很灵活地改变方向,没有任何发射性污染。 激光武器分为三类:一是致盲型。前面我们讲过的机载致盲武器,就属于这一类。二是近距离战术型,可用来击落导弹和飞机。1978年美国进行的用激光打陶式反坦克导弹的试验,就是用的这类武器。三是远距离战略型。这类的研制困难最大,但一旦成功,作用也最大,它可以反卫星、反洲际弹道导弹,成为最先进的防御武器。 激光怎样击毁目标呢?科学家们认为有两个方面:一是穿孔,二是层裂。所谓穿孔,就是高功率密度的激光束使靶材表面急剧熔化,进而汽化蒸发,汽化物质向外喷射,反冲力形成冲击波,在靶材上穿一个孔。所谓层裂,就是靶材表面吸收激光能量后,原子被电离,形成等离体“云”。“云”向外膨胀喷射形成应力波向深处传播。应力波的反射造成靶材被拉断,形成“层裂”破坏。除此以外,等离子体“云”还能辐射紫外线或X光,破坏目标结构和电子元件。 激光武器作用的面积很小,但破坏在目标的关键部位上,可造成目标的毁灭性破坏。这和惊天动地的核武器相比,完全是两种风格。 粒子束武器 所谓粒子束武器,是将电子、质子或离子等粒子,利用粒子加速器加速到光速的0.6~0.7倍,然后发射出去。当粒子在前进方向上遇到障碍物时,粒子所带有巨大的动能就传输到障碍物上,使其毁坏。它能够穿过云雾,又不怕反射,这使它比激光武器略胜一筹。人们估计,用它对付带有核弹的洲际导弹,是很有效的。 但是,要制造粒子束武器,却是一项极其困难的任务。这里至少要“过五关”。 第一是能源要强。根据计算,要把导弹弹体击穿,需要粒子束武器的能源产生能量3千万焦耳、脉冲宽度百万分之一秒的脉冲电流。这个功率是非常大的,它相当于15000个发电量为200万千瓦的发电站的总功率。目前,能够产生这样大功率的只有核爆炸。 第二是加速器要好。目前的加速器要得到高能量,流强就要变弱;要得到高流强,能量就要减小。总之不能兼顾。粒子束武器要求加速器能量高,流强大,这就很难研制出来。 第三是粒子束的瞄准跟踪。导弹在千里之外,张角极小,运动又快,粒子束是一细束,要打中目标,需要有精度极高的指挥控制系统。 第四是传输问题。粒子束在空气中传输时能够形成一条高温电离空气“通道”,从而减弱带电粒子的能量损失。但在外层空间,由于地磁场的影响,将使粒子束剧烈偏转;由于自身电荷的排斥力,粒子束发散很厉害。有人提出用中性粒子束作武器,因为中性粒子不带电,所以不存在因电荷排斥产生的发散问题,也不会受到地磁场的影响。但中性粒子在加速器中无法加速,这里还需要做许多工作。 第五是要搞清楚粒子束是怎样破坏目标的。要搞清破坏机理,分析影响破坏效果的因素,提出粒子束武器的技术指标。 正因为技术上难度太大,美国才中断了“跷跷板计划”。 到了1978年,形势发生了变化。来自苏联的越来越多的情报证明,苏联确实正在执行一个庞大的发展粒子束武器的计划。估计它已耗资30亿美元,有大约2000名第一流学者的350个实验室正在进行与此有关的研究。看来,美国显然落后了! 面临如此尖锐的挑战,美国的态度由怀疑观望变为急起直追。1978年底,国防部成立定向能束技术局,将三军的研究力量集中起来,制订了五年计划。主管这个局的国防部次长帮办戴维斯博士充满信心地说:“粒子束技术是第二次世界大战以来武器的一项根本变革。它会导致一场轰动,也会使美国战略发生根本变化。” 电磁炮 自古以来,战场上总是炮火轰鸣,硝烟弥漫。作为火器的枪和炮,其发射动力都是火药,因而,在发射过程中,不可避免地要有火药的燃烧和爆炸。而电磁炮则不同,它依靠电磁力把弹丸发射出去。你只听到弹丸发射和飞行的啸鸣声,战场上很干净。战士们发射电磁炮,简直像坐在试验室里操作仪器…… 1937年的一天,美国普林斯顿大学教授诺思厄普在试验室中布置了一个实验。他用两根铜棒在桌上作成道轨的模样,然后将电源的正负两极和道轨连接起来。他把一切布置停当,就拿起一块铁块,向“道轨”上放去。 怪事出现了:铁块刚接触道轨,立刻受到一种神秘的推力,沿着道轨飞跑起来,越“跑”越快,最后顺着道轨另一端飞射出去。靠窗放着的一个大玻璃瓶,被铁块砸得碎片四迸…… 几天以后,诺思厄普在实验室接见了军方代表。他们很感兴趣地了解了实验装置的情况。临了,军方代表说:“我们准备赞助这项研究。希望你能用这个原理制成一种新式武器。可是,叫什么名字呢?” 诺思厄普思索了一下,说:“它是借电磁力工作的,就叫电磁炮吧!” 电磁炮的原理并不复杂。中学生都学过,电流可以产生磁场,当“道轨”上放上铁块,实际上便形成了一个闭合回路。铁块在这个磁场中受到磁场力的作用,根据左手定则,这力的方向正是沿着道轨方向的。这里,要使铁块变成摧毁目标的武器,必须使它的速度足够快。而要获得高速度,必须有强大的电流。遗憾的是,在30年代没有能产生大电流的电波,尽管诺思厄普绞尽脑汁,法国、德国和日本等国也先后研制过电磁炮,但都没有成功。 70年代以后,所谓“单极发电机”出现了,电磁炮的研究这才有了大突破。 电磁炮需要有大电流直流脉冲电源,电流应该有数万到数10万安培,普通发电机是无法胜任的。“单极发电机”是澳大利亚国立大学发明的,它是利用浸泡在液氮中的超导体线圈借超导现象产生高强励磁磁砀,利用厚的铜圆盘作转子,在磁场中迅速旋转产生电流。输出电流利用液体金属钠作为触点,从圆盘的中心和圆周引出。 这种发电机的输出电流可达数10万安培以上,利用高速的机械或电磁制动,使转子在1/10秒或更短的时间刹车,可以产生极强的直流脉冲电流。 如果用电感耦合方式将这种大电流脉冲耦合到铜“导轨”上,将使滑块受到强大电磁力而迅速飞出。为使滑块在“导轨”末段再得到加速,外面又设计了一种超导线圈,以造成末端再加速磁场。整个过程用每秒运算500万次的大容量电子计算机控制协调。这就构成了一个完整的电磁炮。 电磁炮的原理性试验已经成功。美国利弗莫尔研究所1975年在电磁炮的 “道轨”上发射了重1/3公斤的穿甲弹,速度每秒3公里,其动能超过最先进火炮的4倍。不久,速度提高到每秒5公里。据报道,用电磁炮发射的只有几克重的小弹丸因速度极大,竟一下子穿透了挺厚的钢板! 电磁炮的优点很多。它只发射弹丸,省去了炮弹壳和火药,减少了成本和污染。它不需要坚固的炮管和复杂的发火机构,并且绝无“膛炸”的危险。通过改变电流可以非常方便地调节“炮弹”的速度,使准确性大大提高。更重要的是,电磁炮的弹丸可以达到宇宙速度。有人计算,其速度可以达到每秒20公里以上。也就是说,电磁炮发射的弹丸可飞出地球,打击卫星或其他宇宙目标。 从经济上看,因为发电可利用廉价柴油,获每兆焦耳能量只需0.1美元,而使用火药产生同样能量却需10美元。 电磁炮可以安装在坦克、飞机上,或像普通火炮一样放在地面上,也可以安装在卫星或空间渡船上。
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机甲,大型机械式装甲,大型双足或多足机器人。经常出现在科幻和游戏中。 “机甲”概念武器系统 大概有两种: 一种就是我们熟知的也是目前各国争相研发的战斗机器人,他们多采用无人设计,通过智能化的计算机系统控制机体战斗。由于实战的因素这样的战斗机器人,无论天上地下或者海中都没有选择人型设计,而是采用了更符合施展需要的各种外形,不过,其在搭载武器和设备的模式上(模块化),以及控制技术上(高智能)符合机甲的概念。 另外一种,并不为人们所熟悉,但是也是各国都在密切关注的技术,那就是“外骨骼”,即:使用较高的控制技术通过机械增强单兵行动能力的系统。从某种程度上来说它是最符合机甲概念的一种装备,但是体积和功能还远没有达到机甲的程度,目前美军开发的验证机主要是用来提高单兵的负重能力,并且帮助他们获得长途奔袭的能力! 机甲与坦克 估计未来的外骨骼系统将集成先进通信和探测系统,武器系统和更强的动力系统。但是体积仍然不会达到巨型机甲的水平。因为,人形机甲本身的优势就是其几乎具有全地形能力,这一点是坦克所无法比拟的。试想一下,一个外骨骼尖兵可以在尼泊尔执行奔袭任务,但是即使世界最强大的军队也不可能将装甲部队部署到那里去。而现代的导弹技术已经可以使高负重能力的单兵具有反装甲和反空中目标的能力了! 因此,未来的机甲根本不需要和坦克硬拼。 巨型机甲的重量和体积不可能超过坦克发展,不然就会出现发明坦克时所面临的问题,体积过大那就是个活靶子。而在相同体积下,机甲的行走系统比履带要复杂和脆弱的多,而且负重能力也无法和坦克相比,增加武器和装甲的扩展性是个问题。而唯一的优势——通过性能好,也随着体积的增大而大打折扣。最要命的是如果用机械腿行进,颠簸会如同骑马一般,不但装备无法曾受,就是人的疲劳也会大大增加,解决办法是安装一个陀螺仪式的平衡平台,但是,这样又增加了复杂程度……所以说,机甲小搞搞可以,大搞搞可不行! |
60多年前,阿尔伯特&;#8226;爱因斯坦提出了“虫洞”理论。那么,“虫洞”是什么呢?简单地说,“虫洞”是连接宇宙遥远区域间的时空细管。它可以把平行宇宙和婴儿宇宙连接起来,并提供时间旅行的可能性。 早在20世纪50年代,已有科学家对“虫洞”作过研究,由于当时历史条件所限,一些物理学家认为,理论上也许可以使用“虫洞”,但“虫洞”的引力过大,会毁灭所有进入的东西,因此不可能用在宇宙航行上。 随着科学技术的发展,新的研究发现,“虫洞”的超强力场可以通过“负质量”来中和,达到稳定“虫洞”能量场的作用。科学家认为,相对于产生能量的“正物质”,“反物质”也拥有“负质量”,可以吸去周围所有能量。像“虫洞”一样,“负质量”也曾被认为只存在于理论之中。不过,目前世界上的许多实验室已经成功地证明了“负质量”能存在于现实世界,并且通过航天器在太空中捕捉到了微量的“负质量”。 据美国华盛顿大学物理系研究人员的计算,“负质量”可以用来控制“虫洞”。他们指出,“负质量”能扩大原本细小的“虫洞”,使它们足以让太空飞船穿过。他们的研究结果引起了各国航天部门的极大兴趣,许多国家已考虑拨款资助“虫洞”研究,希望“虫洞”能实际用在太空航行上。 宇航学家认为,“虫洞”的研究虽然刚刚起步,但是它潜在的回报,不容忽视。科学家认为,如果研究成功,人类可能需要重新估计自己在宇宙中的角色和位置。现在,人类被“困”在地球上,要航行到最近的一个星系,动辄需要数百年时间,是目前人类不可能办到的。但是,未来的太空航行如使用“虫洞”,那么一瞬间就能到达宇宙中遥远的地方。 据科学家观测,宇宙中充斥着数以百万计的“虫洞”,但很少有直径超过10万公里的,而这个宽度正是太空飞船安全航行的最低要求。“负质量”的发现为利用“虫洞”创造了新的契机,可以使用它去扩大和稳定细小的“虫洞”。 科学家指出,如果把“负质量”传送到“虫洞”中,把“虫洞”打开,并强化它的结构,使其稳定,就可以使太空飞船通过。 虫洞的概念最初产生于对史瓦西解的研究中。物理学家在分析白洞解的时候,通过一个阿尔伯特&;#8226;爱因斯坦的思想实验,发现宇宙时空自身可以不是平坦的。如果恒星形成了黑洞,那么时空在史瓦西半径,也就是视界的地方与原来的时空垂直。在不平坦的宇宙时空中,这种结构就意味着黑洞视界内的部分会与宇宙的另一个部分相结合,然后在那里产生一个洞。这个洞可以是黑洞,也可以是白洞。而这个弯曲的视界,就叫做史瓦西喉,它就是一种特定的虫洞。 自从在史瓦西解中发现了虫洞,物理学家们就开始对虫洞的性质发生了兴趣。 虫洞连接黑洞和白洞,在黑洞与白洞之间传送物质。在这里,虫洞成为一个阿尔伯特&;#8226;爱因斯坦—罗森桥,物质在黑洞的奇点处被完全瓦解为基本粒子,然后通过这个虫洞(即阿尔伯特&;#8226;爱因斯坦—罗森桥)被传送到白洞并且被辐射出去。 虫洞还可以在宇宙的正常时空中显现,成为一个突然出现的超时空管道。 虫洞没有视界,它只有一个和外界的分界面,虫洞通过这个分界面进行超时空连接。虫洞与黑洞、白洞的接口是一个时空管道和两个时空闭合区的连接,在这里时空曲率并不是无限大,因而我们可以安全地通过虫洞,而不被巨大的引力摧毁。理论推出的虫洞还有许多特性,限于篇幅,这里不再赘述。 黑洞、白洞、虫洞仍然是目前宇宙学中“时空与引力篇章”的悬而未解之谜。黑洞是否真实存在,科学家们也只是得到了一些间接的旁证。当前的观测及理论也给天和物理学提出了许多新问题,例如,一颗能形成黑洞的冷恒星,当它坍缩时,其密度已然会超过原子核、核子、中子……,如果再继续坍缩下去,中子也可能被压碎。那么,黑洞中的物质基元究竟是什么呢?有什么斥力与引力对抗才使黑洞停留在某一阶段而不再继续坍缩呢?如果没有斥力,那么黑洞将无限地坍缩下去,直到体积无穷小,密度无穷大,内部压力也无穷大,而这却是物理学理论所不允许的。 总之,目前我们对黑洞、白洞和虫洞的本质了解还很少,它们还是神秘的东西,很多问题仍需要进一步探讨。目前天家已经间接地找到了黑洞,但白洞、虫洞并未真正发现,还只是一个经常出现在科幻作品中的理论名词。 虫洞也是霍金构想的宇宙期存在的一种极细微的洞穴。美国科学家对此做了深入的研究。目前的宇宙中,“宇宙项”几乎为零。所谓的宇宙项也称为“真空的能量”,在没有物质的空间中,能量也同样存在其内部,这是由爱因斯坦所导入的。宇宙初期的膨胀宇宙,宇宙项是必须的,而且,在基本粒子论里,也认为真空中的能量是自然呈现的。那么,为何目前宇宙的宇宙项变为零呢?柯尔曼说明:在爆炸以前的初期宇宙中,虫洞连接着很多的宇宙,很巧妙地将宇宙项的大小调整为零。结果,由一个宇宙可能产生另一个宇宙,而且,宇宙中也有可能有无数个这种微细的洞穴,它们可通往一个宇宙的过去及未来,或其他的宇宙。 旋转的或带有电荷的黑洞内部连接一个相应的白洞,你可以跳进黑洞而从白洞中跳出来。这样的黑洞和白洞的组合叫做虫洞。 最后,即使虫洞存在并且是稳定的,穿过它们也是十分不愉快的。贯穿虫洞的辐射(来自附近的恒星,宇宙的微波背景等等)将蓝移到非常高的频率。当你试着穿越虫洞时,你将被这些X射线和伽玛射线烤焦。虫洞的出现,几乎何以说是和黑洞同时的。 物理学家一直认为,虫洞的引力过大,会毁灭所有进入它的东西,因此不可能用在宇宙旅行之上。但是,假设宇宙中有虫洞这种物质存在,那么就可以有一种说法:如果你于12:00站在虫洞的一端(入口),那你就会于12:00从虫洞的另一端(出口)出来。 黑洞和黑洞之间也可以通过虫洞连接,当然,这种连接无论是如何的将强,它还是仅仅是一个连通的“宇宙监狱”。 虫洞(Wormhole),又称爱因斯坦-罗森桥,是宇宙中可能存在的连接两个不同时空的狭窄隧道。 虫洞有几种说法 一是空间的隧道,就像一个球,你要沿球面走就远了但如果你走的是球里的一条直径就近了,虫洞就是直径 二是黑洞与白洞的联系 三是你说的时间隧道,根据爱因斯坦所说的你可以进行时间旅行,但你只能看,就像看电影,却无法改变发生的事情,因为时间是线行的,事件就是一个个珠子已经穿好,你无法改变珠子也无法调动顺序 到现在为止,我们讨论的都是普通“完美”黑洞。细节上,我们讨论的黑洞都不旋转也没有电荷。如果我们考虑黑洞旋转同时/或者带有电荷,事情会变的更复杂。特别的是,你有可能跳进这样的黑洞而不撞到奇点。结果是,旋转的或带有电荷的黑洞内部连接一个相应的白洞,你可以跳进黑洞而从白洞中跳出来。这样的黑洞和白洞的组合叫做虫洞。 白洞有可能离黑洞十分远;实际上它甚至有可能在一个“不同的宇宙”--那就是,一个时空区域,除了虫洞本身,完全和我们在的区域没有连接。一个位置方便的虫洞会给我们一个方便和快捷的方法去旅行很长一段距离,甚至旅行到另一个宇宙。或许虫洞的出口停在过去,这样你可以通过它而逆着时间旅行。总的来说,它们听起来很酷。 但在你认定那个理论正确而打算去寻找它们之前,你因该知道两件事。首先,虫洞几乎可以肯定不存在。正如我们上面我们说到白洞时,只因为它们是方程组有效的数学解并不表明它们在自然中存在。特别的,当黑洞由普通物质坍塌形成(包括我们认为存在的所有黑洞)并不会形成虫洞。如果你掉进其中的一个,你并不会从什么地方跳出来。你会撞到奇点,那是你唯一可去的地方。 还有,即使形成了一个虫洞,它也被认为是不稳定的。即使是很小的扰动(包括你尝试穿过它的扰动)都会导致它坍塌。 后,即使虫洞存在并且是稳定的,穿过它们也是十分不愉快的。贯穿虫洞的辐射(来自附近的恒星,宇宙的微波背景等等)将蓝移到非常高的频率。当你试着穿越虫洞时,你将被这些X射线和伽玛射线烤焦。虫洞的出现,几乎何以说是和黑洞同时的。 在史瓦西发现了史瓦西黑洞以后,理论物理学家们对爱因斯坦常方程的史瓦西解进行了几乎半个世纪的探索。包括上面说过的克尔解、雷斯勒——诺斯特朗姆解以及后来的纽曼解,都是围绕史瓦西的解研究出来的成果。我在这里将介绍给大家的虫洞,也是史瓦西的后代。 虫洞在史瓦西解中第一次出现,是当物理学家们想到了白洞的时候。他们通过一个爱因斯坦的思想实验,发现时空可以不是平坦的,而是弯曲的。在这种情况下,我们会十分的发现,如果恒星形成了黑洞,那么时空在史瓦西半径,也就是视界的地方是与原来的时空完全垂直的。在不是平坦的宇宙时空中,这种结构就以为着黑洞的视界内的部分会与宇宙的另一个部分相结合,然后在那里产生一个洞。这个洞可以是黑洞,也可以是白洞。而这个弯曲的视界,叫史瓦西喉,也就是一种特定的虫洞。 自从在史瓦西解中发现了虫洞,物理学家们就开始对虫洞的性质感到好奇。 我们先来看一个虫洞的经典作用:连接黑洞和白洞,成为一个爱因斯坦——罗森桥,将物质在黑洞的奇点处被完全瓦解为基本粒子,然后通过这个虫洞(即爱因斯坦——罗森桥)被传送到这个白洞的所在,并且被辐射出去。 当然,前面说的仅仅是虫洞作为一个黑洞和白洞之间传送物质的道路,但是虫洞的作用远不只如此。 黑洞和黑洞之间也可以通过虫洞连接,当然,这种连接无论是如何的将强,它还是仅仅是一个连通的“宇宙监狱”。 虫洞不仅可以作为一个连接洞的工具,它还开宇宙的正常时空中出现,成为一个突然出现在宇宙中的超空间管道。 虫洞没有视界,踏有的仅仅是一个和外界的分解面。虫洞通过这个分解面和超空间连接,但是在这里时空曲率不是无限大。就好比在一个在平面中一条曲线和另一条曲线相切,在虫洞的问题中,它就好比是一个四维管道和一个三维的空间相切,在这里时空曲率不是无限大。因而我们现在可以安全地通过虫洞,而不被巨大的引力所摧毁。 那么虫洞都有些什么性质呢? 利用相对论在不考虑一些量子效应和除引力以外的任何能量的时候,我们得到了一些十分简单、基本的关于虫洞的描述。这些描述十分重要,但是由于我们研究的重要是黑洞,而不是宇宙中的洞,因此我在这里只简单介绍一下虫洞的性质,而对于一些相关的理论以及这些理论的描述,这里先不涉及。 虫洞有些什么性质呢?最主要的一个,是相对论中描述的,用来作为宇宙中的告诉火车。但是,虫洞的第二个重要的性质,也就是量子理论告诉我们的东西又明确的告诉我们:虫洞不可能成为一个宇宙的告诉火车。虫洞的存在,依赖于一种奇异的性质和物质,而这种奇异的性质,就是负能量。只有负能量才可以维持虫洞的存在,保持虫洞与外界时空的分解面持续打开。当然,狄拉克在芬克尔斯坦参照系的基础上,发现了参照系的选择可以帮助我们更容易或者难地来分析物理问题。同样的,负能量在狄拉克的另一个参照系中,是非常容易实现的,因为能量的表现形式和观测物体的速度有关。这个结论在膜规范理论中同样起到了十分重要的作用。根据参照系的不同,负能量是十分容易实现的。在物体以近光速接近虫洞的时候,在虫洞的周围的能量自然就成为了负的。因而以接近光速的速度可以进入虫洞,而速度离光速太大,那么物体是无论如何也不可能进入虫洞的。这个也就是虫洞的特殊性质之一。 但是虫洞并没有这么太平。前面说的是在安静的相对论中的虫洞,在暴躁的量子理论中,虫洞的性质又有了十分重要的变化。 我们先来看在黑洞中的虫洞,也就是史瓦西喉和奇点周围形成的子宇宙。 黑洞周围的量子真空涨落在黑洞巨大引力的作用下,会被黑洞的引力能“喂”大,成为十分的能量辐射。这种能量会毫不留情地将一切形式的虫洞摧毁。 在没有黑洞包围的虫洞中,由于同样的没有黑洞巨大引力的“喂养”,虫洞本身也不可能开启太久。虫洞有很大几率被随机打开,但是有更大的几率突然消失。虫洞打开的时间十分短,仅仅是几个普朗克时间。在如此短的“寿命”中,即使是光也不可能走完虫洞的一半旅途,而在半路由于虫洞的消失而在整个时空中消失,成为真正的四维时空组旅行者。 而且,在没有物体通过虫洞的时候,虫洞还比较“长寿”,而一旦有物体进入了虫洞,如果这个物体是负能量的,那么还好,虫洞会被撑开;但是如果物体是正能量的,那么虫洞会在自己“自然死亡”以前就“灭亡”掉。而在宇宙中,几乎无时无刻不存在能量辐射通过宇宙的每一个角落,而这些辐射都是正能量的,因此几乎可以肯定,在自然情况下是不存在虫洞的。 旋转的或带有电荷的黑洞内部连接一个相应的白洞,你可以跳进黑洞而从白洞中跳出来。这样的黑洞和白洞的组合叫做虫洞。 白洞有可能离黑洞十分远;实际上它甚至有可能在一个“不同的宇宙”--那就是,一个时空区域,除了虫洞本身,完全和我们在的区域没有连接。一个位置方便的虫洞会给我们一个方便和快捷的方法去旅行很长一段距离,甚至旅行到另一个宇宙。或许虫洞的出口停在过去,这样你可以通过它而逆着时间旅行。总的来说,它们听起来很酷。 但在你认定那个理论正确而打算去寻找它们之前,你因该知道两件事。首先,虫洞几乎可以肯定不存在。正如我们上面我们说到白洞时,只因为它们是方程组有效的数学解并不表明它们在自然中存在。特别的,当黑洞由普通物质坍塌形成(包括我们认为存在的所有黑洞)并不会形成虫洞。如果你掉进其中的一个,你并不会从什么地方跳出来。你会撞到奇点,那是你唯一可去的地方。 还有,即使形成了一个虫洞,它也被认为是不稳定的。即使是很小的扰动(包括你尝试穿过它的扰动)都会导致它坍塌。 最后,即使虫洞存在并且是稳定的,穿过它们也是十分不愉快的。贯穿虫洞的辐射(来自附近的恒星,宇宙的微波背景等等)将蓝移到非常高的频率。当你试着穿越虫洞时,你将被这些X射线和伽玛射线烤焦。虫洞的出现,几乎何以说是和黑洞同时的。 物理学家一直认为,虫洞的引力过大,会毁灭所有进入它的东西,因此不可能用在宇宙旅行之上。 黑洞和黑洞之间也可以通过虫洞连接,当然,这种连接无论是如何的将强,它还是仅仅是一个连通的“宇宙监狱”。 虫洞不仅可以作为一个连接洞的工具,它还开宇宙的正常时空中出现,成为一个突然出现在宇宙中的超空间管道。 虫洞没有视界,踏有的仅仅是一个和外界的分解面。虫洞通过这个分解面和超空间连接,但是在这里时空曲率不是无限大。就好比在一个在平面中一条曲线和另一条曲线相切,在虫洞的问题中,它就好比是一个四维管道和一个三维的空间相切,在这里时空曲率不是无限大。因而我们现在可以安全地通过虫洞,而不被巨大的引力所摧毁。 虫洞的存在,依赖于一种奇异的性质和物质,而这种奇异的性质,就是负能量。只有负能量才可以维持虫洞的存在,保持虫洞与外界时空的分解面持续打开。 根据参照系的不同,负能量是十分容易实现的。在物体以近光速接近虫洞的时候,在虫洞的周围的能量自然就成为了负的。因而以接近光速的速度可以进入虫洞,而速度离光速太大,那么物体是无论如何也不可能进入虫洞的。这个也就是虫洞的特殊性质之一。 我们先来看在黑洞中的虫洞,也就是史瓦西喉和奇点周围形成的子宇宙。 黑洞周围的量子真空涨落在黑洞巨大引力的作用下,会被黑洞的引力能“喂”大,成为十分的能量辐射。这种能量会毫不留情地将一切形式的虫洞摧毁。 在没有黑洞包围的虫洞中,由于同样的没有黑洞巨大引力的“喂养”,虫洞本身也不可能开启太久。虫洞有很大几率被随机打开,但是有更大的几率突然消失。虫洞打开的时间十分短,仅仅是几个普朗克时间。在如此短的“寿命”中,即使是光也不可能走完虫洞的一半旅途,而在半路由于虫洞的消失而在整个时空中消失,成为真正的四维时空组旅行者。 而且,在没有物体通过虫洞的时候,虫洞还比较“长寿”,而一旦有物体进入了虫洞,如果这个物体是负能量的,那么还好,虫洞会被撑开;但是如果物体是正能量的,那么虫洞会在自己“自然死亡”以前就“灭亡”掉。而在宇宙中,几乎无时无刻不存在能量辐射通过宇宙的每一个角落,而这些辐射都是正能量的,因此几乎可以肯定,在自然情况下是不存在虫洞的。 虫洞的自然产生机制有两种: 其一,是黑洞的强大引力能; 其二,是克尔黑洞的快速旋转,其伦斯——梯林效应将黑洞周围的能层中的时空撕开一些小口子。这些小口子在引力能和旋转能的作用下被击穿,成为一些十分小的虫洞。这些虫洞在黑洞引力能的作用下,可以确定它们的出口在那里,但是现在还不可能完全完成,因为量子理论和相对论还没有完全结合。
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