上天入地的穿越之旅

秦建

穿過地心的超級地鐵

在電影《全面回憶》中，一條長達1.3萬千米的“墜道”穿過地心，乘客坐上列車，可以在17分鐘內(nèi)抵達地球的另一端。這可真是個驚世駭俗的構(gòu)想。要知道，飛機飛到地球另一端，得需要22個小時，因為是沿著球面飛了一個弧線，“墜道”則是抄近路的典范。事實上，墜道并不違反現(xiàn)有任何物理定律，當(dāng)然，想要真正實現(xiàn)，有無數(shù)的工程難題等著科學(xué)家去解決。

假設(shè)“墜道”真的建成了，你從一個入口跳進去，會發(fā)生什么呢？這取決于“墜道”連接的是地球表面哪兩個地方。如果是南北極，重力會使你不斷加速，只需要13分鐘，你就會以時速35000千米進入地心。在地心，你會處于航天員在太空中的失重狀態(tài)，因為這個時候你受到來自地球各個方向的拉力是相等的。一旦你越過地心，你的速度就會慢下來，直到你平穩(wěn)地到達地球的另一端，整個過程只耗時37分鐘。

為什么要強調(diào)是連接南北極的“墜道”呢？這是因為，連接其他地點的“墜道”會受到科里奧利效應(yīng)的影響。地球在不停旋轉(zhuǎn)，你跳下“墜道”之后，很快就會因為地球的旋轉(zhuǎn)而撞到“墜道”的墻壁上。當(dāng)然，要克服這一點也很容易，如同電影《全面回憶》里一樣，用附加動力來抵消科里奧利效應(yīng)。

電影《全面回憶》中的城市

連接遙遠星系的蟲洞

科幻電影中地球離開公轉(zhuǎn)軌道

通過蟲洞穿越星際

在電影《星際穿越》中，穿過蟲洞能使主人公庫柏等人在極短的時間里抵達一個遙遠的陌生星系。

那究竟什么是蟲洞？它為什么會有這樣奇妙的作用呢？1935年，物理學(xué)家愛因斯坦和內(nèi)森·羅森根據(jù)廣義相對論，提出了一種連接兩個黑洞的通道的概念——愛因斯坦一羅森橋。

1955年，美國物理學(xué)家約翰·惠勒在研究愛因斯坦一羅森橋的數(shù)學(xué)模型時，證明有可能將宇宙中的兩處不同區(qū)域連接起來?；堇照J(rèn)為愛因斯坦-羅森橋不像橋，更像是蟲子咬穿蘋果后留下的洞。一只螞蟻從蘋果的一端到另一端有兩個選擇，一是繞著蘋果彎曲的表面爬過去，二是咬穿蘋果鉆過去，顯然后者更難，但速度更快。想象一下，在更高緯的空間里，如果我們所處的三維時空就像是蘋果皮一樣彎曲著的，那么穿越高維空間實體的“蟲洞”，必然可以讓我們更快地在三維空間中的兩個點之間往返，“蟲洞”這一風(fēng)靡世界的術(shù)語由此誕生。

1987年，加州理工學(xué)院理論物理學(xué)家基普·索恩和他的兩名研究生一起，證實了蟲洞可以打開，但需要足夠多的某種具有負(fù)能量的物質(zhì)。什么是負(fù)能量呢？真空中的量子漲落具有能量，如果某物質(zhì)的能量低于周圍空間的量子漲落能量就說這個物質(zhì)具有負(fù)能量。

不幸的是，這樣制造出來的負(fù)能量實在太微不足道，根本無法用于維持蟲洞的開放。事實上，維持蟲洞的開放需要巨大的負(fù)能量，其總量幾乎相當(dāng)于一顆普通恒星在一年中釋放出的全部能量。迄今為止，蟲洞依然是寫在紙上的美好傳說。

行星即是飛船

在科幻電影《流浪地球》中，當(dāng)太陽突然老化、氦閃隨時可能發(fā)生時，人類團結(jié)一心，決定把整個地球作為飛船，逃到比鄰星去。要知道，無論是讓地球停止自轉(zhuǎn)，還是離開原先的軌道，亦或是讓地球向著太陽系之外飛去，都需要最為強勁的動力。

在聯(lián)合政府的領(lǐng)導(dǎo)下，人類傾盡全力在亞歐大陸上建造一萬多座行星發(fā)動機，又在赤道上建造了數(shù)十座功率更為強大的轉(zhuǎn)向發(fā)動機。這些11千米高，直徑20～30千米的發(fā)動機能量來自“重聚變”。這里的“重聚變”是指在極端高溫高壓下，重元素也能進行核聚變。

地殼里含量最高的元素就是氧和硅，分別占49%和26%。有了重聚變技術(shù)，人類就可以把挖出來的石頭扔到發(fā)動機里變成能量，用能量推動地球。每臺行星發(fā)動機產(chǎn)生150萬億噸的推力，一萬多座行星發(fā)動機足以在5年左右將地球推進到第三宇宙速度——脫離太陽引力最低速度的16.7千米/秒。

重聚變的質(zhì)能轉(zhuǎn)換效率極高，輸出能量極大，然而地球?qū)嵲谑翘筇亓?。最樂觀的估計，要使地球達到第三宇宙速度，必須燒掉了億億噸的石頭，相當(dāng)于把全球的地面挖掉40米作為燃料。等2500年航程結(jié)束，泊入比鄰星軌道時的地球還剩多少呢？

雖然從現(xiàn)在的技術(shù)條件來看，“墜道”“蟲洞”“行星飛船”等都是科幻電影中大膽的想象，并不能真正實現(xiàn)。但在將來，隨著科學(xué)技術(shù)的進步，它們也可能變成現(xiàn)實。要知道，當(dāng)初沒有人相信人類能夠制造出比空氣重得多的飛行器來啊。

（責(zé)任編輯/黃盈盈 美術(shù)編輯/李子夜）