這些太空實(shí)驗(yàn)有點(diǎn)魔幻

戴釋然

想必很多人都知道“ 降維打擊”這項(xiàng)“必殺技”。那么，在更高維的視角下，我們的三維空間是以什么形態(tài)存在的呢？以二維空間為例，無(wú)論二維空間是以平面或者曲面的形態(tài)存在，擁有更高維視角的我們都能輕易觀測(cè)。而二維空間因?yàn)闆](méi)有Z軸，也就是沒(méi)有高度，所以生活在二維空間的生物，對(duì)于他們自己空間的曲率是無(wú)法感知的。

想要知道自己生活的空間到底是平面還是曲面，二維生物可以通過(guò)平移法則來(lái)測(cè)量，即在二維空間放置一個(gè)固定指向的平移箭頭，經(jīng)過(guò)任意路徑再回到原點(diǎn)。如果箭頭的指向沒(méi)有改變，那么證明該空間是平面;如果空間是曲面的，在平移時(shí)箭頭指向則會(huì)因?yàn)榭臻g曲面存在曲率發(fā)生明顯變化。

現(xiàn)在將問(wèn)題上升到三維。生活在三維空間的我們同樣沒(méi)有四維視角，無(wú)法感知我們?nèi)S空間在更高維度的形態(tài)，而且擁有Z軸的三維空間更為復(fù)雜，簡(jiǎn)單的平移測(cè)量法無(wú)法保證箭頭的固定指向。在這種情況下，可以在三維空間保持方向不變的陀螺儀，其作用就發(fā)揮出來(lái)了。

2004年，搭載了4顆高精度陀螺儀的引力探測(cè)器B帶著測(cè)量地球周?chē)鷷r(shí)空曲率的任務(wù)出發(fā)。通過(guò)對(duì)多年積累的測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行研究，科研人員最終確認(rèn)，引力膨脹測(cè)試數(shù)據(jù)結(jié)果與愛(ài)因斯坦廣義相對(duì)論的預(yù)測(cè)結(jié)果一致，三維空間在四維視角下是以彎曲形態(tài)存在的事實(shí)得以證明。

渦蟲(chóng)是地球上最簡(jiǎn)單的生命形式之一，但它有一個(gè)神奇的能力：如果你把它切成兩半，它的每一半都會(huì)長(zhǎng)成一條完整的渦蟲(chóng)。這種強(qiáng)大的再生能力是由于它們的全身都分布著干細(xì)胞網(wǎng)絡(luò)，這些干細(xì)胞在身體有需求的情況下，隨時(shí)都可以生成新的器官。

這種神奇的能力對(duì)科學(xué)家們無(wú)疑有著巨大的吸引力，他們很早以前就已經(jīng)開(kāi)始在地球上研究這個(gè)過(guò)程是如何發(fā)生的。為了研究在沒(méi)有重力的環(huán)境下渦蟲(chóng)體內(nèi)的干細(xì)胞能否繼續(xù)起作用，他們又將15條無(wú)頭無(wú)尾的渦蟲(chóng)送上了國(guó)際空間站。

生活在空間站里的渦蟲(chóng)被嚴(yán)密監(jiān)控，科學(xué)家們跟蹤它們被激活的基因，并與地球上觀測(cè)到的渦蟲(chóng)再生能力做比較。實(shí)驗(yàn)結(jié)果更加神奇——渦蟲(chóng)長(zhǎng)出了兩個(gè)頭！科學(xué)家們猜測(cè)，可能是微重力對(duì)渦蟲(chóng)的再生產(chǎn)生了影響。對(duì)渦蟲(chóng)再生功能背后機(jī)理的研究，有助于研發(fā)一種使人類(lèi)身體在空間自我修復(fù)的再生技術(shù)，目前該項(xiàng)實(shí)驗(yàn)還在進(jìn)一步深入。

童話(huà)《小王子》中曾描述了一個(gè)浪漫的場(chǎng)景：遙遠(yuǎn)星球B-612上的小王子，愛(ài)上了一朵美麗而驕傲的玫瑰，每天為玫瑰澆水，精心地照顧它。那么現(xiàn)實(shí)中，外太空的玫瑰會(huì)是什么樣呢？

1998年，“發(fā)現(xiàn)號(hào)”航天飛機(jī)就攜帶了一朵玫瑰去太空。研究者和香水公司想知道這次太空之旅是否會(huì)誕生一種新的玫瑰香味。玫瑰順利地在航天飛機(jī)里生長(zhǎng)，航天員們提取了玫瑰花揮發(fā)的香油。試驗(yàn)結(jié)果表明，比起在地面上，太空中玫瑰香味揮發(fā)性更小，整體香味也完全不同。日本資生堂化妝品公司根據(jù)“太空玫瑰”香氣，開(kāi)發(fā)出了Zen系列香水。

除此之外，2016年，航天員還在國(guó)際空間站里培育出了一株漂亮的百日菊。從外表看，這朵花顏色和外形和地球上的差異不大，但它的內(nèi)部結(jié)構(gòu)有什么變化，目前還在研究之中。

除了致力于對(duì)微重力環(huán)境里生命變化的探秘，許多科學(xué)家還利用太空中的環(huán)境研究新材料。其中的一個(gè)研究是“真空尾跡屏罩設(shè)備”，這是一個(gè)直徑3.7米，由不銹鋼材料制成的圓盤(pán)狀平臺(tái)。

按計(jì)劃，這個(gè)圓盤(pán)狀平臺(tái)會(huì)被部署在軌道高度大約300千米的地方，尾隨航天飛機(jī)飛行幾天，然后被重新捕獲。太空中有比地球上效果好千萬(wàn)倍的真空條件，研究者的目標(biāo)是利用圓盤(pán)狀平材料內(nèi)部產(chǎn)生的“超真空”，合成一種超薄超純凈的薄膜材料，以應(yīng)用于半導(dǎo)體制作等領(lǐng)域。

20世紀(jì)90年代，該項(xiàng)目曾嘗試了3次太空飛行，第一次嘗試由于硬件問(wèn)題失敗，不過(guò)接下來(lái)的兩次實(shí)驗(yàn)都很成功，最終開(kāi)發(fā)出了太空真空環(huán)境中的第一種薄膜材料。