零重態(tài)：飛行的超越

楊　進(jìn)

早先，科學(xué)家把自然力分成四種，即引力、電磁力、強(qiáng)核力和弱核力。但當(dāng)代科學(xué)家卻煞費(fèi)苦心地想要找到一個(gè)統(tǒng)一理論，把這四種力解釋為是統(tǒng)一力的不同方面，不過到目前為止還沒有取得成功。

引力至今還蒙著一層神秘的面紗，讓人無(wú)法識(shí)其廬山真面目。量子力學(xué)認(rèn)為引力是由引力子(據(jù)稱是一種虛粒子，檢測(cè)不到，但人們可以知道它的存在)攜帶的，太陽(yáng)和地球之間的引力是這兩個(gè)天體的粒子之間交換引力子的結(jié)果，于是地球就繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)起來!經(jīng)典物理學(xué)家則認(rèn)為引力是一種實(shí)際存在，是一種叫引力波的東西構(gòu)成的，但直到現(xiàn)在它還沒有被觀測(cè)到過。無(wú)論怎樣，人們只是憑著經(jīng)典力學(xué)的知識(shí)才認(rèn)識(shí)到引力子確實(shí)存在，至于它究竟是什么東西，是虛粒子還是引力波，人們都無(wú)法觀測(cè)到。因而，人們對(duì)引力是怎樣產(chǎn)生的，又是怎樣控制它的大小，能不能讓它消失又復(fù)而把它激發(fā)出來都幾乎一無(wú)所知。

其他三種力，情況就大不同了。首先，人們對(duì)于軟磁材料的電磁力的產(chǎn)生與消失、大小的控制早就駕輕就熟了。其次，人類在50年前就能夠用小得多的能量把強(qiáng)核力激發(fā)出來，制成了原子彈；之后，原子能發(fā)電就是一種利用可控強(qiáng)核力產(chǎn)生的熱量來發(fā)電的方法。再者，1867年史蒂芬·溫伯格(哈佛)和阿伯達(dá)斯·薩拉姆(倫敦帝國(guó)學(xué)院)弱核力和電磁力的統(tǒng)一理論認(rèn)為：除了光子，還存在其他三個(gè)攜帶弱核力的有大質(zhì)量的粒子，統(tǒng)稱為重矢量玻色子。這種理論在之后的十幾年中，在低能量下被實(shí)驗(yàn)證實(shí)。溫伯格－薩拉姆弱電統(tǒng)一理論可與100年前麥克斯韋統(tǒng)一了電學(xué)和磁學(xué)并駕齊驅(qū)。1983年，卡拉·魯比亞(歐洲核子研究中心)領(lǐng)導(dǎo)了幾百名同事發(fā)現(xiàn)了光子中也存在被弱電統(tǒng)一理論很早預(yù)言的三個(gè)帶質(zhì)量的粒子，人們稱它為中微子。弱電統(tǒng)一理論促使許多人試圖將弱核力、電磁力這兩種力與強(qiáng)核力合并到大統(tǒng)一理論中去(請(qǐng)注意，并不包括引力)。但是，建立大統(tǒng)一理論要建造足以將粒子加速到所需的能量——可能是1千萬(wàn)億吉(1吉為10億電子伏特)的設(shè)備，它像太陽(yáng)系那么大，這不可能。我們可以像弱電統(tǒng)一理論那樣，以在低能量條件下檢測(cè)的結(jié)果建立推論。

由上述可知，在四種自然力中有三種已經(jīng)搞得成就非凡，只有引力似乎還處在牛頓(公元1642年～1727年)時(shí)代——蘋果從樹上落到地上而不飛上天，只認(rèn)識(shí)到此力的一種外表特征。因此，引力是一塊尚未被開墾的處女地，但它卻是一把打開航天大門的“金鑰匙”。因?yàn)閁FO正是一種帶有反引力裝置的“零重態(tài)”航天器。

牛頓第二定律告訴我們：作用于質(zhì)點(diǎn)的力(F)，等于質(zhì)點(diǎn)的質(zhì)量(m)與加速度(a)的乘積，即F=ma，加速度的方向與力的方向相同。在地球表面，任何質(zhì)量為(m)的物體都受到重力(P)的作用，在重力(即物體與地球之間的引力)作用下得到的加速度稱為重力加速度(g)，則可得到P=mg或m=P/g。由此F=ma也可寫成F=(P/g)a。在地球表面g=981m／s 2，在月球表面g月=g地／6。航天器運(yùn)行在不同的引力場(chǎng)中(根據(jù)愛氏的廣義相對(duì)論也可稱為伽利略系)，g航就有不同的值。由于星際距離非常大，所以在航天過程中絕大部分時(shí)間航天器都處于極低的引力作用下，g航接近于零，也就是說航天器在近“零重態(tài)”飛行。它要維持近光速飛行，加在航天器上的推力就只需很小，只要能克服它外界的阻力(比如說暗物質(zhì)給它的阻力)就行了。問題是航天器在某星球上起飛時(shí)與到達(dá)某星球著陸前它的重力非常大——有人認(rèn)為航天器在脫離起飛星球之后直到進(jìn)入著陸星球之前的飛行所需能量還不到起落之間總能量的1／1000。所以在伽利略系的飛行過程中，航天器所需的飛行推力在沿途是容易得到的，而且航天器上的能量轉(zhuǎn)化和儲(chǔ)能設(shè)備也不會(huì)很大。給航天器上裝上反引力裝置，使它在起飛或著陸時(shí)的引力場(chǎng)內(nèi)都能達(dá)到“零重態(tài)”，也就是F=(P/g)a中的P=0。因此，從理論上講，我們可以用很小的推力(F)，達(dá)到無(wú)限大的加速度(a)，當(dāng)然加速度不會(huì)無(wú)限增大，因?yàn)楫?dāng)航天器的速度增大時(shí)，加在它上面的外界(空氣、 暗物質(zhì)……)阻力就隨之增大，當(dāng)航天器的推力與外界阻力平衡時(shí)就會(huì)做勻速運(yùn)行——亞光速、光速、超光速都是可能的。但必須注意到航天器的設(shè)計(jì)推力不能隨意增大，因?yàn)橥屏τ?，航天器所承受的外界阻力也愈大，而外界阻力越大則意味著航天器達(dá)到的速度也越高，而航天器所能承受的力則至少受到它材料性能的制約。

當(dāng)航天器上的反引力裝置可以調(diào)節(jié)時(shí)，航天器便在任何時(shí)候都可以在“零重態(tài)”狀態(tài)下運(yùn)行，只要?jiǎng)觿?dòng)調(diào)節(jié)旋鈕或開啟自動(dòng)系統(tǒng)，正在以超光速運(yùn)行的航天器瞬間就可以由“零重態(tài)”增到“微重態(tài)”，反過來任意減重也可以。當(dāng)超光速運(yùn)行的“零重態(tài)”航天器突然增加重量，并且航天器的推力保持不變時(shí)，那么它就會(huì)瞬間減速飛行或停止飛行；反過來它又會(huì)從停飛或慢飛狀態(tài)瞬間轉(zhuǎn)為任意方向的超光速飛行，很快消失在人們的視野里。當(dāng)航天器的重量等于下降時(shí)空氣(或其他介質(zhì))給它的阻力時(shí)，它就會(huì)慢慢飄落下來。

其實(shí)道理也很簡(jiǎn)單，重力——萬(wàn)有引力使航天器和人套上了枷鎖，使人類絞盡腦汁、耗盡資源也未必能把航天器連同人一起送到離地球很遠(yuǎn)的別的恒星系去!這就像一只小鳥身上綁了一塊大石頭一樣，根本飛不動(dòng)，反之如果我們除去這塊大石頭，小鳥瞬間就會(huì)向任意方向飛去。反電子的發(fā)現(xiàn)激勵(lì)著人們?nèi)グl(fā)現(xiàn)反引力，裝上可調(diào)反引力裝置的航天器就可以像UFO那樣驟停驟飛、驟隱驟現(xiàn)、驟快驟慢，還能直角轉(zhuǎn)彎，還會(huì)飄飄忽忽像樹葉一樣飄搖而下。UFO的輝光是反引力裝置作用的結(jié)果，不同的作用強(qiáng)度作用于不同的材料就會(huì)產(chǎn)生不同的顏色。UFO來自不同的星球，不僅采用不同的材料，而且還會(huì)有不同的外形設(shè)計(jì)。

航天器的“零重態(tài)”飛行是必要的，它可以避免被吸入“黑洞”；可以避免中途被行星俘獲；可以輕而易舉地躲開彗星、小行星或宇宙塵埃的撞擊，因而特別有利于航天路線的選擇，而且“零重態(tài)”航天器以超光速飛行的任何一條路線都可以成為“瞬達(dá)隧道”。

以上假設(shè)植根于牛頓經(jīng)典力學(xué)，但與愛因斯坦狹義相對(duì)論也不相悖，因?yàn)閻凼险J(rèn)為的無(wú)法達(dá)到光速的物體是有重量的而不是“零重態(tài)”。而且如前所述，光子中三個(gè)攜帶弱核力的粒子還具有大的質(zhì)量，而沒有重量的物體運(yùn)動(dòng)速度就可以超過光速。新世紀(jì)將是人類開發(fā)反引力的世紀(jì)。

離我們最近的一顆恒星是天狼A，它與太陽(yáng)系的距離約為87光年。1977年美國(guó)發(fā)射的“旅行者”號(hào)宇宙飛船的飛行速度是172米／秒(約為第二宇宙速度的一倍半)，現(xiàn)已飛出太陽(yáng)系，大約需要152萬(wàn)年的時(shí)間才能飛到天狼A。光速航天器如果不計(jì)愛氏的長(zhǎng)度收縮和時(shí)間膨脹效應(yīng)飛到那里也要87年，然而愛氏兩效應(yīng)是必須考慮的。計(jì)算表明，當(dāng)航天器的速度達(dá)到接近光速時(shí)，飛到那里就只需054秒的時(shí)間，真可謂彈指一揮間!但是我們的銀河系有10億光年的跨度，我們?nèi)祟惉F(xiàn)在所能觀察到的宇宙也已是300億光年直徑的球體。我們以每秒飛行1光年計(jì)算，那么飛越10億～300億光年所需的時(shí)間約為30年～950年。當(dāng)航天器在“零重態(tài)”下超光速飛行時(shí)，我們已不能用愛氏的方法計(jì)算了?！傲阒貞B(tài)”超光速飛行的計(jì)算有待開發(fā)，但肯定只需要更短的時(shí)間。

至于在亞光速、光速或超光速航天器中處于失重狀態(tài)生活的地球人，會(huì)不會(huì)延長(zhǎng)壽命，答案是否定的。除了愛氏兩效應(yīng)帶來的有利因素外，眾所周知，當(dāng)代航天的實(shí)踐證明，人在太空逗留5～7個(gè)月會(huì)得骨質(zhì)疏松癥，逗留1年骨骼失鈣將達(dá)全身鈣質(zhì)總重的20％左右并不可逆轉(zhuǎn)。人是一個(gè)非常復(fù)雜的有機(jī)智能生物，決定其生命長(zhǎng)短的應(yīng)該是總體生存環(huán)境和個(gè)體生活質(zhì)量而不是單因素的運(yùn)動(dòng)速度。人類要做超遠(yuǎn)程宇航至少還有生理上的失重需要解決，同時(shí)精神上和情感上的孤獨(dú)感也要消除。

由于地球是一個(gè)長(zhǎng)期穩(wěn)定的生態(tài)進(jìn)化環(huán)境，人類才得以產(chǎn)生并生存至今。但是這種長(zhǎng)期穩(wěn)定的環(huán)境終將會(huì)變化破壞直到消亡：例如太陽(yáng)的熄滅(或氦化)、地球被小行星碰撞或據(jù)稱到6000萬(wàn)年以后地球會(huì)進(jìn)入銀河系的災(zāi)變環(huán)境區(qū)等等。所以超遠(yuǎn)程宇航終將成為人類的實(shí)際需要，以便實(shí)現(xiàn)星際遷移，否則人類會(huì)失去生機(jī)。