未來(lái)新技術(shù)展望

人類(lèi)的科學(xué)技術(shù)發(fā)展正處于巔峰時(shí)期，各種先進(jìn)技術(shù)不斷地被研究、被發(fā)現(xiàn)、被應(yīng)用，可謂是日新月異。未來(lái)又有哪些令我們意想不到的新科技呢?誰(shuí)也很難說(shuō)清楚，但結(jié)果肯定是大大超出我們的想象。

太空梯

如果能制造出連接宇宙與地球表面的太空梯，即使不用火箭，人類(lèi)不也能造訪衛(wèi)星，隨心所欲地進(jìn)入宇宙、邀游太空了嗎?早在上世紀(jì)50年代，前蘇聯(lián)工程師尤利·阿爾圖塔諾夫就提出了這個(gè)設(shè)想，這個(gè)設(shè)想在后來(lái)的科幻小說(shuō)、科幻影片中頻繁出現(xiàn)。

從理論上講，太空梯并不神奇：在地球赤道的海面上建造一個(gè)平臺(tái)，從距赤道上空約3600千米高的靜止衛(wèi)星上降下一條長(zhǎng)達(dá)10萬(wàn)千米的纜繩，把它錨定在平臺(tái)上，隨地球同步旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的離心力恰好抵消了地球引力，它便得到一個(gè)向外的張力，在張力的作用下，將太空梯豎直起來(lái)。然后用一個(gè)由激光或磁場(chǎng)提供能量的升降器在纜繩上上下移動(dòng)，運(yùn)送乘客或貨物。由于太空梯是垂直行駛，車(chē)與軌道之間還應(yīng)有某種固定裝置，科學(xué)家設(shè)想，在管道四周設(shè)置類(lèi)似超導(dǎo)磁懸浮列車(chē)的懸浮磁體。車(chē)上下行進(jìn)的動(dòng)力，采用類(lèi)似電梯的吊掛牽引，或直接利用約束磁體的磁場(chǎng)變化產(chǎn)生的電磁推力。與地球上的公共交通工具一樣，太空梯內(nèi)的列車(chē)也將設(shè)置成雙向?qū)﹂_(kāi)，并在適當(dāng)?shù)母叨劝惭b“站臺(tái)”，以便乘客和貨物上下。

時(shí)間旅行

在一些科幻作品里，我們常見(jiàn)到時(shí)間機(jī)器或時(shí)間隧道等。通過(guò)它們，人們可以回到已逝的古代或進(jìn)入遙遠(yuǎn)的未來(lái)社會(huì)。

時(shí)間機(jī)器理論以美國(guó)吉普·索恩提出的“蟲(chóng)洞機(jī)器”理論最為著名?！跋x(chóng)洞”，就是連接宇宙遙遠(yuǎn)區(qū)域間的時(shí)空細(xì)管，因?yàn)樗q如蟲(chóng)在水果中打出的隧道那樣而得名的。索恩設(shè)想，在地球與織女星附近有可能存在一條穿越空問(wèn)的捷徑，這條捷徑就是蟲(chóng)洞。如果宇宙飛船穿越蟲(chóng)洞，就會(huì)發(fā)現(xiàn)原來(lái)可望而不可即的遙遠(yuǎn)的織女星就在眼前。如果穿越不了蟲(chóng)洞，宇宙飛船就回到了過(guò)去的世界。

理論上，蟲(chóng)洞內(nèi)的空洞是極微小、極狹窄的通道，且被扭曲得極不自然，因此無(wú)法使它保持暢通，即使能開(kāi)通，也只是一瞬間。一個(gè)蟲(chóng)洞要成為可穿越蟲(chóng)洞，其半徑必須遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于一光年。對(duì)此，索恩設(shè)想用頻繁發(fā)生的量子時(shí)空起伏將普朗克尺寸的蟲(chóng)洞擴(kuò)大到人或飛船能夠通過(guò)。所謂普朗克尺寸是按量子力學(xué)上考慮的最小長(zhǎng)度，約10^-33厘米：其次，用不讓蟲(chóng)洞蛻變的所謂高熱質(zhì)物質(zhì)使之穩(wěn)定。

物理學(xué)家霍金認(rèn)為，時(shí)間是線(xiàn)性的，只能向前，不能向后的特性是不容破壞的。不論用什么樣的事物制造時(shí)間機(jī)器，終不會(huì)成功。時(shí)間機(jī)器不過(guò)是終極幻想了。而索恩則認(rèn)為“在物理學(xué)深刻認(rèn)識(shí)量子引力理論之前，我們誰(shuí)也不能下結(jié)論?！?/p>

延長(zhǎng)壽命

人體一生中，細(xì)胞大約分裂50次就停止。隨著細(xì)胞分裂次數(shù)的增加，染色體其他部分的基因也會(huì)發(fā)生變化，細(xì)胞的功能也會(huì)隨之降低，即我們所說(shuō)的“細(xì)胞老化”。

但并不是一切分裂細(xì)胞以同樣的速度老化。在骨髓或肝臟起到細(xì)胞貯存作用的肝細(xì)胞的老化就極緩慢，而生殖細(xì)胞完全不老化。癌細(xì)胞更具有無(wú)限反復(fù)分裂的性質(zhì)?？茖W(xué)家發(fā)現(xiàn)，在這些細(xì)胞里有一種端粒酶，它是一種具有再延伸端粒作用的酶，能夠重新擰緊分裂時(shí)鐘的發(fā)條。

若能讓身體里的所有細(xì)胞都具有端粒酶，不就能夠延長(zhǎng)細(xì)胞的壽命了嗎?科學(xué)家在試管內(nèi)將端粒酶基因的一部分引入細(xì)胞，細(xì)胞的確能無(wú)限分裂，且不會(huì)出現(xiàn)細(xì)胞功能性障礙或癌變等。這個(gè)結(jié)果顯示，使細(xì)胞長(zhǎng)生不老還是可能的。同樣的操作在人體進(jìn)行，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，將端粒酶基因的一部分引入細(xì)胞，能預(yù)防動(dòng)脈硬化或心臟病等疾病。

但是，在通常狀態(tài)下，一切分裂細(xì)胞存在端粒酶基因的開(kāi)關(guān)，總是置于“斷開(kāi)“狀態(tài)。美國(guó)密歇根大學(xué)的教授從正常造血細(xì)胞對(duì)循環(huán)體內(nèi)的淋巴激活素作出的反應(yīng)中發(fā)現(xiàn)，端粒酶基因有將這種基因置于開(kāi)或關(guān)的激素信息。若能明了其中結(jié)構(gòu)，將一切分裂細(xì)胞的端粒酶基因置于“接通”的狀態(tài)，或開(kāi)發(fā)細(xì)胞分裂的阻化劑，人類(lèi)就能人為地阻止細(xì)胞老化，根治癌癥，120歲的人類(lèi)壽命界限或許將會(huì)被突破并延伸到幾百歲。

控制地震

地震是由于地幔作對(duì)流運(yùn)動(dòng)，對(duì)地殼產(chǎn)生壓力，從而破壞了地殼表面的脆弱巖石而形威的。即使再有多少個(gè)千年后，人類(lèi)的智慧也無(wú)法制止地幔的對(duì)流。但控制地震發(fā)生，還是有可能的。

地震每級(jí)間的能量之差為30多倍。代替8級(jí)地震，可以在時(shí)間上分散為引起6級(jí)地震千次左右。如果分散為4級(jí)地震，則必須引起上百萬(wàn)次才行。如果能將可能發(fā)生的大地震分解為級(jí)別小的地震，那樣就不會(huì)出現(xiàn)類(lèi)似汶川大地震和海地地震所造成的慘重傷亡和損失。

人們還可以在不致危及人類(lèi)生命的地方制造斷層，誘發(fā)小地震從而消滅大地震。據(jù)說(shuō)，俄國(guó)正采用巨大裝置引發(fā)小地震，以消滅大地震的研究。他們應(yīng)用貯存石油的地層，在地下有意制造許多微小裂紋，成功地提高了石油的抽出率。另外，控制地下的水流，也能夠影響地殼變化，制造小地震，避免大地震。

如何控制大地震的發(fā)生?關(guān)鍵在于影響地殼的性質(zhì)。構(gòu)造地殼的巖石有“結(jié)構(gòu)敏感性”，即對(duì)于物理?xiàng)l件的微小變化，巖石的微結(jié)構(gòu)會(huì)發(fā)生大的變化。例如，只要稍微改變粘土含水量，粘土的硬度就會(huì)有很大變化。據(jù)此，人們通過(guò)向地下巖石注入含表面活性劑的水，并通電流等操作，使地殼的強(qiáng)度、形變以及地下水的流動(dòng)發(fā)生變化。用這些方法改變地殼的物理狀態(tài)，從而消除作用在地殼的巨大應(yīng)力，或?qū)?yīng)力一點(diǎn)一點(diǎn)地釋放掉，不讓它積累。當(dāng)然，控制地震，還應(yīng)該精密監(jiān)視整個(gè)地殼運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的變化，一邊預(yù)測(cè)，一邊不斷地調(diào)整控制的方法，從而減少對(duì)毗鄰板塊的影響。

終極計(jì)算機(jī)

計(jì)算機(jī)操作，歸根結(jié)底一句話(huà)，就是從輸入到輸出的“處理”，因此，計(jì)算機(jī)的處理速度必須快。而現(xiàn)在的計(jì)算機(jī)每秒能進(jìn)行幾億次的加法計(jì)算，其機(jī)制均已達(dá)到極限。所謂終極計(jì)算機(jī)，其處理速度必須是目前計(jì)算機(jī)運(yùn)算速度的百萬(wàn)倍以上才行。

為此，計(jì)算機(jī)研究人員正在研究用光代替電的“光計(jì)算機(jī)”和用物質(zhì)分子級(jí)現(xiàn)象的“量子計(jì)算機(jī)”，這些計(jì)算機(jī)都能快速提高處理速度。光計(jì)算機(jī)具有光速的計(jì)算速度，且電能消耗小的優(yōu)點(diǎn)。預(yù)計(jì)到2020年左右，將制成達(dá)到現(xiàn)在百倍以上速度的光計(jì)算機(jī)。量子計(jì)算機(jī)利用原子的響應(yīng)，能夠完成現(xiàn)在1000倍以上的高速化。但是，欲實(shí)現(xiàn)這些夢(mèng)想，必須開(kāi)發(fā)與現(xiàn)在計(jì)算機(jī)完全不同的原理。量子計(jì)算機(jī)估計(jì)將在本世紀(jì)末實(shí)現(xiàn)。

當(dāng)然，還有另外的路子，即可選擇使用超導(dǎo)元件，超導(dǎo)元件是利用導(dǎo)體在低溫下，其電阻為0的性質(zhì)。美國(guó)正在研制使用的超導(dǎo)元件，能使速度達(dá)到現(xiàn)有計(jì)算機(jī)10萬(wàn)倍性能的終極計(jì)算機(jī)，也許今年底就會(huì)傳來(lái)他們研制成功的喜訊。

對(duì)終極計(jì)算機(jī)而言，最重要的不是“如何實(shí)現(xiàn)”，而是“實(shí)現(xiàn)什么”。在國(guó)際合作下，科學(xué)家正在以人腦為基礎(chǔ)，開(kāi)發(fā)模擬人腦的“腦計(jì)算機(jī)”，一旦研究成功，“腦計(jì)算機(jī)”就能完成很多人類(lèi)能完成的復(fù)雜事情，如識(shí)別人的容顏等。

反物質(zhì)發(fā)動(dòng)機(jī)

上世紀(jì)70年代，英國(guó)計(jì)劃制造到距地球約6光年的巴納德星去的“無(wú)人宇宙飛船”。當(dāng)時(shí)計(jì)劃用核聚變作推進(jìn)動(dòng)力，但因未能解決核聚變的控制和船體過(guò)分龐大等問(wèn)題，計(jì)劃被迫告終。

上世紀(jì)末，美國(guó)航天局推出了反物質(zhì)發(fā)動(dòng)機(jī)的初步設(shè)想。所謂反物質(zhì)是指構(gòu)成物質(zhì)的質(zhì)子、電子和中子等粒子存在質(zhì)量相同、電荷相反的粒子。物質(zhì)與反物質(zhì)結(jié)合會(huì)出現(xiàn)“湮沒(méi)”現(xiàn)象，并釋放巨大能量。據(jù)說(shuō)，一片阿司匹林大小的反物質(zhì)，同物質(zhì)湮沒(méi)產(chǎn)生的能量，足以讓一艘飛船游弋幾百光年，而航天飛機(jī)那巨大的燃料箱和推進(jìn)器中的燃料，只要用100毫克的反物質(zhì)代替。所以制造能量大、質(zhì)量輕的反物質(zhì)發(fā)動(dòng)機(jī)是最佳選擇。

目前按“湮沒(méi)”方式設(shè)計(jì)的反物質(zhì)發(fā)動(dòng)機(jī)主要有固體核心、氣體核心、離子漿核心和粒子束核心4種。其中，粒子束核心湮沒(méi)是直接通過(guò)一對(duì)一的湮沒(méi)，然后以磁場(chǎng)控制帶電介子，并把它們直接從噴口噴射出去。這種方式的優(yōu)點(diǎn)是，只需要反物質(zhì)燃料，不需要推進(jìn)劑，可以極大地減少飛船的負(fù)載。使用粒子束核心發(fā)動(dòng)機(jī)的飛船速度可能達(dá)到116千米每秒。預(yù)計(jì)使用粒子束核心反物質(zhì)發(fā)動(dòng)機(jī)的飛船從地球的火星，只需要24個(gè)小時(shí)到2個(gè)星期。使用粒子束核心反物質(zhì)發(fā)動(dòng)機(jī)只需要幾毫克反物質(zhì)就可以在太陽(yáng)系內(nèi)游弋。

黑洞發(fā)電站

隨著地球能量日益枯竭，支撐地球文明的太陽(yáng)能量也變得捉襟見(jiàn)肘，人類(lèi)進(jìn)入了能量匱乏的宇宙時(shí)代。有趣的是，吞食包括光線(xiàn)在內(nèi)的一切物質(zhì)的可怕怪物——黑洞卻潛藏著巨大的能源，可供人類(lèi)今后開(kāi)發(fā)利用。

我們都知道，發(fā)電機(jī)是由轉(zhuǎn)子和定子組成。轉(zhuǎn)子在有磁性的定子中旋轉(zhuǎn)，切割磁力線(xiàn)即可產(chǎn)生電流。法國(guó)天體物理學(xué)家T·達(dá)摩設(shè)想，在一個(gè)帶電旋轉(zhuǎn)黑洞周?chē)O(shè)置一個(gè)磁場(chǎng)，借助黑洞的旋轉(zhuǎn)，就可發(fā)出強(qiáng)大的電流來(lái)。

英國(guó)著名的物理學(xué)家羅述·彭羅斯還提出了一種利用黑洞轉(zhuǎn)動(dòng)能的理論。以轉(zhuǎn)動(dòng)的克爾黑洞而言，彭羅斯設(shè)想，朝黑洞的能層拋出一個(gè)物體，這個(gè)物體在黑洞能層中被黑洞的潮汐力分裂成兩部分，一部分被黑洞捕獲落向黑洞的中心，另一部分帶著從黑洞吸收的能量被拋出黑洞，回收被拋出的部分，就可利用從黑洞中獲得的能量。

更為簡(jiǎn)單的方法是將黑洞作為“引力阱”，向黑洞放入氣體物質(zhì)，使在黑洞的周?chē)D(zhuǎn)構(gòu)成吸積盤(pán)。盤(pán)內(nèi)的氣體因自身強(qiáng)力的摩擦產(chǎn)生高溫，開(kāi)始發(fā)射強(qiáng)光，展開(kāi)其周?chē)奶?yáng)電池板，吸收自黑洞與吸積盤(pán)來(lái)的熱輻射，原理與水力發(fā)電站相同。黑洞發(fā)電站可用到燃料枯竭為止，使用年限長(zhǎng)達(dá)幾百萬(wàn)年到幾十億年。