星際旅行(xíng)可(kě)能使用外部能源

         星際旅行(xíng)更可(kě)能使用外部的能源。在一些(xiē)研究者看來(lái)，某種類型的光帆将是人(rén)類星際旅行(xíng)的最佳選擇

北京時(shí)間(jiān)1月13日消息，據國外媒體(tǐ)報道(dào)，費米悖論指出了一個(gè)顯而易見的矛盾——宇宙是如此之大(dà)，而允許生(shēng)命在地球上(shàng)演化的物理(lǐ)定律在宇宙中任何地方都是一樣的，因此宇宙中一定充滿了生(shēng)命；然而，到目前為(wèi)止，我們還(hái)沒有(yǒu)發現任何太陽系外生(shēng)命存在的證據。

考慮到人(rén)類現有(yǒu)的技(jì)術(shù)水(shuǐ)平，我們能夠探測到外星智慧生(shēng)命的唯一方法是等待這些(xiē)生(shēng)命來(lái)到太陽系，或者發現他們來(lái)過太陽系的證據。到目前為(wèi)止，還(hái)沒有(yǒu)任何令人(rén)信服的證據表明(míng)外星人(rén)造訪過地球。那(nà)麽，外星人(rén)都在哪裏呢？

對費米悖論的解釋有(yǒu)很(hěn)多(duō)，其中不乏可(kě)取之處。例如，一個(gè)非常有(yǒu)說服力的解釋是：星際旅行(xíng)真的很(hěn)難。絕大(dà)多(duō)數(shù)描述超光速旅行(xíng)的科幻小(xiǎo)說很(hěn)可(kě)能是錯誤的。在這些(xiē)幻想故事中，超光速飛船(chuán)是跨越多(duō)個(gè)世界的必要情節設定，但(dàn)現實情況卻截然不同。

目前還(hái)沒有(yǒu)一種可(kě)行(xíng)的，甚至隻存在于理(lǐ)論上(shàng)的超光速飛行(xíng)方法。蟲洞幾乎肯定是行(xíng)不通(tōng)的。超空(kōng)間(jiān)或多(duō)維空(kōng)間(jiān)也不行(xíng)，曲速引擎、跳(tiào)躍飛船(chuán)等更是遙不可(kě)及。愛(ài)因斯坦的理(lǐ)論還(hái)沒有(yǒu)被否定，目前我們所知的物理(lǐ)學定律似乎完全不允許超光速旅行(xíng)。當然，宇宙中可(kě)能存在一些(xiē)我們所不知道(dào)的東西，能夠讓我們進行(xíng)超光速旅行(xíng)。但(dàn)這似乎不太可(kě)能。而且，即使這在理(lǐ)論上(shàng)是可(kě)能的，也極有(yǒu)可(kě)能需要令人(rén)難以置信的先進技(jì)術(shù)，也需要用到大(dà)到令人(rén)無法想象的巨量能源。

因此，費米悖論的一個(gè)簡單解釋是，超光速旅行(xíng)是不可(kě)能的，再多(duō)的科學或技(jì)術(shù)進步也改變不了這一點。因此，即使是先進的外星文明(míng)也必須滿足于亞光速旅行(xíng)。這意味着什麽呢？首先，這意味着即使是到達最近的恒星系統也要花(huā)費數(shù)年的時(shí)間(jiān)。距離地球最近的是半人(rén)馬座三合星系統，大(dà)約4光年遠。如果我們的平均速度是0.5倍光速，那(nà)将需要8年的時(shí)間(jiān)。即使是最先進的星際飛船(chuán)，這樣的速度可(kě)能已經是最理(lǐ)想的狀态了。

那(nà)麽，什麽樣的飛船(chuán)在理(lǐ)論上(shàng)可(kě)以進行(xíng)星際旅行(xíng)？我們現在隻能推測。很(hěn)明(míng)顯，這樣一艘飛船(chuán)不應該自己攜帶燃料來(lái)完成星際間(jiān)的長途飛行(xíng)。火(huǒ)箭方程不允許這樣的情況——你(nǐ)必須攜帶足夠的燃料來(lái)推動燃料，而這又要求更多(duō)的燃料，以此類推。對于長距離星際飛行(xíng)，火(huǒ)箭方程會(huì)受到極其苛刻的燃料限制(zhì)。唯一可(kě)行(xíng)的燃料來(lái)源似乎是反物質，因為(wèi)反物質湮滅能釋放出大(dà)量的能量，如果能有(yǒu)效利用這些(xiē)能量，就能提供推進動力。即使我們能做(zuò)到這些(xiē)，前往距離相對較近的恒星系統也需要幾年到幾十年的時(shí)間(jiān)。

星際旅行(xíng)更可(kě)能使用外部的能源。在一些(xiē)研究者看來(lái)，某種類型的光帆将是人(rén)類星際旅行(xíng)的最佳選擇。另一個(gè)選擇是所謂的巴薩德沖壓發動機（BussardRamjet）。這是物理(lǐ)學家(jiā)羅伯特·巴薩德在1960年代構想的一種航天器(qì)推進設計(jì)，利用巨大(dà)的電(diàn)磁場(chǎng)吸收星際物質中的氫，使其壓縮到足以發生(shēng)核聚變的程度；物質轉變所産生(shēng)的巨大(dà)能量将透過磁場(chǎng)導引至發動機的排氣方向，利用反作(zuò)用力的原理(lǐ)推動飛行(xíng)器(qì)加速前進，進而達到星際飛行(xíng)的目的。然而，最近的一項研究重新計(jì)算(suàn)了這種發動機需要多(duō)少(shǎo)資金才能發揮作(zuò)用，結果非常悲觀。據估計(jì)，這樣的飛船(chuán)需要一個(gè)直徑1.5億公裏、深度1個(gè)天文單位的磁場(chǎng)，而飛船(chuán)本身承受的壓力也将非常巨大(dà)，這将使飛船(chuán)的最終速度限制(zhì)在光速的20%左右。

因此，即使是一個(gè)極為(wèi)先進的文明(míng)，也可(kě)能隻會(huì)制(zhì)造出一艘達到光速20%到50%的星際飛船(chuán)。另一方面，這需要大(dà)量的資源，使星際旅行(xíng)變得(de)沒那(nà)麽有(yǒu)吸引力。

此外，如果你(nǐ)想在星際空(kōng)間(jiān)中運輸活體(tǐ)生(shēng)物的話(huà)，挑戰的難度将提高(gāo)好幾個(gè)數(shù)量級。最大(dà)的問題是宇宙射線，其中的高(gāo)能粒子會(huì)不斷地傾瀉在星際乘客身上(shàng)。這對于長期的星際旅行(xíng)而言尤其危險。目前，我們還(hái)沒有(yǒu)抵禦宇宙射線的技(jì)術(shù)，因為(wèi)這些(xiē)射線的能量太大(dà)了。有(yǒu)效的防護盾可(kě)能會(huì)非常厚，因此也會(huì)很(hěn)重，使得(de)星際飛船(chuán)在加速時(shí)需要耗費更多(duō)的資源。當然，你(nǐ)也可(kě)以用一個(gè)強大(dà)的磁場(chǎng)作(zuò)為(wèi)防護，但(dàn)這需要更多(duō)的能量，而這些(xiē)能量必須以某種方式産生(shēng)——我們又回到了火(huǒ)箭方程。

當然，我們也并非不可(kě)能找到一些(xiē)優雅的方案，來(lái)解決所有(yǒu)這些(xiē)問題。但(dàn)現實地評估星際旅行(xíng)具有(yǒu)多(duō)麽高(gāo)的挑戰性，會(huì)讓我們遠離科學幻想（科幻作(zuò)品在很(hěn)大(dà)程度上(shàng)忽視(shì)或神奇地解決了所有(yǒu)這些(xiē)問題），讓事情變得(de)更加清晰。當我們完全理(lǐ)解這其中的巨大(dà)挑戰後，就會(huì)得(de)出結論：即使是先進的外星文明(míng)也不可(kě)能在星系中遨遊，或者根本就不會(huì)這麽做(zuò)，這一點是可(kě)以說得(de)通(tōng)的。

因此，一些(xiē)科學家(jiā)提出，先進的外星文明(míng)可(kě)能不會(huì)費心将有(yǒu)機物質送上(shàng)星際之旅。相反，他們将發射能夠承受宇宙射線或巨大(dà)加速度的機器(qì)人(rén)探測器(qì)，能夠在沒有(yǒu)食物和(hé)水(shuǐ)的情況下存在數(shù)千年。簡而言之，派遣機器(qì)人(rén)進行(xíng)星際旅行(xíng)要比派遣生(shēng)物（顯然這裏說的是人(rén)類）簡單好幾個(gè)數(shù)量級。這其中涉及的物理(lǐ)學問題仍然極具挑戰性，但(dàn)有(yǒu)關如何确保人(rén)類生(shēng)存的問題都會(huì)迎刃而解。那(nà)麽，我們為(wèi)什麽還(hái)沒有(yǒu)發現外星探測器(qì)呢？如果一個(gè)先進的文明(míng)存活了足夠長的時(shí)間(jiān)，擁有(yǒu)這樣的技(jì)術(shù)，他們應該有(yǒu)數(shù)百萬年甚至數(shù)十億年的時(shí)間(jiān)，用機器(qì)人(rén)對宇宙的其他部分進行(xíng)探測。這些(xiē)機器(qì)人(rén)為(wèi)什麽沒來(lái)？

可(kě)能的答(dá)案有(yǒu)很(hěn)多(duō)。一種解釋是，外星探測器(qì)已經造訪過地球，也許造訪了很(hěn)多(duō)次，但(dàn)現在沒有(yǒu)。也許它們進行(xíng)過飛掠地球的任務。另一種可(kě)能是，它們就在地球上(shàng)，但(dàn)未被我們發現。它們可(kě)能被加了設定，不會(huì)讓任何潛在的智慧生(shēng)物發現它們的存在。很(hěn)明(míng)顯，如果外星探測器(qì)存在的話(huà)，它們的技(jì)術(shù)優勢肯定高(gāo)于我們，因此可(kě)以很(hěn)容易做(zuò)到不被我們發現。也有(yǒu)可(kě)能外星人(rén)不會(huì)費心向太陽系發送探測器(qì)，至少(shǎo)最近沒有(yǒu)。我們不能假設任何外星智慧物種會(huì)有(yǒu)和(hé)我們一樣的行(xíng)為(wèi)和(hé)意圖。他們可(kě)能對探索其他恒星系統沒有(yǒu)興趣。或者，他們會(huì)把不幹涉原則放在首位。當然，也有(yǒu)可(kě)能在銀河(hé)系中還(hái)沒有(yǒu)出現這樣的文明(míng)，我們可(kě)能會(huì)是銀河(hé)系第一個(gè)星際文明(míng)。

無論如何，當我們對星際旅行(xíng)的困難和(hé)成本進行(xíng)适當評估時(shí)，費米悖論就不再是一個(gè)悖論了。即使對最先進的外星文明(míng)來(lái)說，星際旅行(xíng)很(hěn)可(kě)能也很(hěn)難實現。這或許會(huì)讓科幻迷們失望，但(dàn)在短(duǎn)時(shí)間(jiān)內(nèi)，我們确實很(hěn)難沖出太陽系，更不用說銀河(hé)系了。