穿過黑洞去宇宙逛逛

沈志珍

星際旅行是人類的夢想。然而，即使是距地球最近的恒星半人馬座比鄰星，距離地球也有4.2光年——這超過了地球和太陽之間距離的20萬倍，或者相當于人類乘坐太空船往返月球5 000萬次的距離。假如乘坐人類迄今為止最快的星際探測器——美國“旅行者1號”探測器，以每秒17公里的速度離開太陽系，人類要在7.4萬年后才能到達比鄰星，星際旅行對人類來說無疑是癡人說夢。那么，人類如何才能在有生之年光顧那些距離以光年來計的遙遠星球呢？

美國堪薩斯州立大學數學家路易斯·克蘭提出了他的星際飛船設計方案——用“人造黑洞”作為星際飛船的動力。20世紀70年代，英國理論物理學家斯蒂芬·霍金就論證出了黑洞并非全黑，當其中的物質轉化為亞原子粒子團時，黑洞便會“蒸發”，從而出現“霍金輻射”。“霍金輻射”包含所有種類的亞原子粒子，但最主要的是伽馬射線光子。克蘭相信，“霍金輻射”將可以成為星際飛船遨游銀河系的主要“動力源”。

根據克蘭的方案，創造“人造黑洞”須要將龐大的能量聚集到很小的范圍內。他建議用一個寬達250公里的太陽能板為一個巨大的伽馬射線激光器“充電”。這個龐大的太陽能板運行在距太陽數百萬公里遠的軌道上，它需要花一年時間來吸收能量，最終在激光的焦點位置將會形成一個黑洞，由此產生的“人造黑洞”將重達數百萬噸，但體積卻只有一個原子核般大小。科學家接下來要做的事，就是設法將這個“人造黑洞”置入星際飛船后部一面拋物鏡面的焦距內。“霍金輻射”產生的伽馬射線光子經鏡面反射而成的平行光束，將會成為推動飛船前行的不竭動力。

根據科學家的理論，小型黑洞散發出的“霍金輻射”要遠遠超過恒星質量的大型黑洞。克蘭根據黑洞公式推算出，一個重約100萬噸的黑洞將會成為星際飛船完美的能源：它既小到可以產生足夠的“霍金輻射”來推動太空船，同時它的質量也足以確保其不會在100年內消耗殆盡，100萬噸的“人造黑洞”將是一艘黑洞飛船所需動力的最佳平衡點。

根據克蘭的推算，100萬噸的“人造黑洞”可以使星際飛船的航行速度在幾十年時間內接近光速。如果你還嫌這個速度太慢，那么使用更小的“人造黑洞”可以產生更多的“霍金輻射”。對于星際旅行者來說，如果你乘坐“人造黑洞”飛船以接近光速的速度飛行，那么時間將會變慢，你的衰老速度也將遠遠小于你在地球上的家人和朋友。克蘭說：“乘坐這種星際飛船，你完全有可能在有生之年抵達距離地球250萬光年遠的仙女座星系。”

不過，即使用于“星際旅行”的交通工具問題解決了，人類進行“星際旅行”仍將面臨許多問題，譬如，星際飛行宇航員能否在孤獨漫長的太空旅行中健康地活上數十年時間？宇航員如何克服食物、空氣、水、重力缺乏、太空輻射、太空垃圾甚至心理孤獨等一系列嚴重問題？

據研究了20多年生命支持科學的美國NASA研究專家唐納德·漢寧格稱，地球包含了數十億立方英里的大氣層、數億立方英里的水、數十億英畝的農田以及60億人類，所有這些形成了可供人類生存的完整循環系統，而星際飛船上也必須建有自己的循環系統，讓食物、水和氧氣都能百分百地循環利用。漢寧格和他的同事一直在進行食物方面的實驗，而氧氣循環更加不成問題，一種新的高科技設備已經能將二氧化碳從周圍空氣中分離出來，并隨后對其進行化學處理，分解出氧氣。星際太空船上水的再生循環也將不成問題，太空中的失重問題則可以通過重力模擬器來解決。

這樣看來，遨游宇宙真的不是夢。