地外文明探索與超光速研究（五）

2004年11月，宋健院士策劃、組織并領(lǐng)導了一次學術(shù)會議——第242次香山科學會議，其主題就是“宇航科學前沿與光障問題”。不久前，有學者在學術(shù)刊物上撰文稱，該會議“是在科學發(fā)展的重要時刻探討關(guān)鍵問題的一次重要會議，標志著中國科學家對重大科學問題的參與，具有歷史里程碑的意義”。這樣高的評價是否正確姑且不論，但它取得了成功并產(chǎn)生了相當大的影響則是肯定的。

在這次會議上，會議執(zhí)行主席之一的陳佳洱院士說，對于愛因斯坦，我們?nèi)缒馨l(fā)展其理論思想就是最好的紀念。在歷史上，任何理論均有其適用的范圍，總會被更好的理論繼承、發(fā)展和取代。實踐是檢驗真理的唯一標準，在自然科學研究上更是如此。判斷的標準只有一個：大量研究者的大量實驗。他號召大家，發(fā)展好的物理思想，設(shè)計并進行精巧的實驗。

宋健院士還做了題為《航天、宇航和光障》的主題評述報告。報告充滿了對人類未來的關(guān)注和思考。他提出了一個這樣的問題：未來的宇宙飛船究竟能否以超光速飛行?!這是一個嚴肅而重大的課題，過去僅憑興趣研究超光速問題的大多數(shù)人其實并沒有考慮過。

地球人類是宇宙的孩子。宇宙的均一性使我們斷定生命不是地球上才有的現(xiàn)象，而是正常的、到處都會發(fā)生的可重復的規(guī)律，只是生命的具體形態(tài)會有所不同。也就是說，條件具備時就會有生命出現(xiàn)。而僅僅在銀河系，可能具備這一基本條件的恒星系統(tǒng)大約有107個～108個!因此，科學界的多數(shù)人都相信有外星智慧生命的存在。既然如此，為什么它們至今還沒有來地球造訪我們呢?

一個最簡單的解釋是，宇宙實在太大了，恒星系統(tǒng)之間的距離太遠了。例如，太陽系外最近的恒星(半人馬座a星)距地球約4．3光年(1光年等于9．5×10¹²千米)。那么，自地球出發(fā)的飛船用百分之一的光速飛往該星，則需要430年才能抵達，往返一次歷時860年。我們再看看地球人在制造高速飛行器方面的現(xiàn)有水平，2004年美國實現(xiàn)了飛機在大氣層中以10倍音速飛行，即3．2千米／秒。假使以這個速度飛往半人馬座a，往返一次竟需85萬年。2006年1月，美國NASA的“星塵”號無人飛船返回地球時速度達13千米／秒，它可說是迄今為止人造飛行器的最高速度，但往返半人馬座也要大約20萬年!

如果飛船能以光速或超光速飛行，情況就不同了。例如，以光速飛行的飛船花4．3年的時間即可抵達半人馬星座；如以10c飛行，往返僅需10個月。正是這種狀況使宋健院士認為，今后努力的目標應是使飛船速度接近光速或超過光速，這個目標是實現(xiàn)“太外飛行”(即飛到太陽系以外)的前提條件之一。

簡而言之，宋健院士于2004年11月提出的觀點可概括如下：

第一，生命的出現(xiàn)是自然規(guī)律決定的。只要環(huán)境適宜(特別是有液態(tài)水)，時間足夠長時就會出現(xiàn)生命，因此地外生命有可能存在。

第二，飛出太陽系是人類的偉大理想。若干年后，將有第一批宇航員飛出太陽系并安全返回。

第三，要實現(xiàn)“太外飛行”，有四大理論和技術(shù)問題需要解決，即：繪制宇宙圖；設(shè)計噴氣速度近光速的發(fā)動機；建設(shè)長期生命保障系統(tǒng)；克服光障。對這些問題，科學界已做了一些前期工作。

第四，狹義相對論并不能排除超光速運動的存在；說“超光速不可能”缺乏實驗證據(jù)。

宋健認為，20世紀下半葉至今，很多物理學家都在研究存在超光速運動的可能性。但是，從早期的虛質(zhì)量、快子，到改變空間尺度、超光速傳播、負質(zhì)量等等的努力，都沒能繞過B=v/c=1這個奇點。從技術(shù)科學來看光障，這個奇點的產(chǎn)生不是來自教學，而是來自以光學和電磁波手段測距的技術(shù)基礎(chǔ)。用光學或雷達往返信號時間間隔之半去定義距離，但是由于光速的有限性，根本看不到運動速度等于和大于c的目標，所以它不可能成為研究和發(fā)展超高速宇航飛行的基礎(chǔ)。

宋健指出，電磁波傳播速度的有限性也限制了超光速雙向宇航通訊的可能性，地面站用電磁波無法向接近或超過光速運動的飛船發(fā)出指令或建議。航天技術(shù)呼喚實驗物理學家們尋找傳播速度大于c的信號源。只要能找到這種新的信號源，以光速或超光速進行宇宙航行的可能性就會大大增長。

宇航的光障問題，使人回想起20世紀航空工程中出現(xiàn)過的關(guān)于聲障問題的經(jīng)歷。超音速飛機出現(xiàn)以前，很多人曾設(shè)想，當飛機速度接近聲速時，在空氣中以常速傳播的聲波會聚集在前面成為密度很大的激波，使飛機無法穿過。硬要穿過，要么機毀人亡，要么失穩(wěn)失控。但是，航空科學家和工程師們?yōu)楣タ艘粽隙度肓藨?zhàn)斗，經(jīng)過數(shù)十年的理論分析和風洞實驗，人們徹底弄清了激波的物理性質(zhì)和結(jié)構(gòu)。于是，美國空軍于1947年10月14日實現(xiàn)了首次超音速飛行。第二年，蘇聯(lián)的La-176飛機也超過了音速。關(guān)于光障問題是否也會有類似的前景，人們拭目以待。