穿過黑洞去宇宙逛逛

沈志珍

星際旅行是人類的夢(mèng)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(dāng)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(cè)器——美國(guó)“旅行者1號(hào)”探測(cè)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(dá)比鄰星，星際旅行對(duì)人類來說無疑是癡人說夢(mèng)。那么，人類如何才能在有生之年光顧那些距離以光年來計(jì)的遙遠(yuǎn)星球呢？

美國(guó)堪薩斯州立大學(xué)數(shù)學(xué)家路易斯·克蘭提出了他的星際飛船設(shè)計(jì)方案——用“人造黑洞”作為星際飛船的動(dòng)力。20世紀(jì)70年代，英國(guó)理論物理學(xué)家斯蒂芬·霍金就論證出了黑洞并非全黑，當(dāng)其中的物質(zhì)轉(zhuǎn)化為亞原子粒子團(tuán)時(shí)，黑洞便會(huì)“蒸發(fā)”，從而出現(xiàn)“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(dòng)力源”。

根據(jù)克蘭的方案，創(chuàng)造“人造黑洞”須要將龐大的能量聚集到很小的范圍內(nèi)。他建議用一個(gè)寬達(dá)250公里的太陽能板為一個(gè)巨大的伽馬射線激光器“充電”。這個(gè)龐大的太陽能板運(yùn)行在距太陽數(shù)百萬公里遠(yuǎn)的軌道上，它需要花一年時(shí)間來吸收能量，最終在激光的焦點(diǎn)位置將會(huì)形成一個(gè)黑洞，由此產(chǎn)生的“人造黑洞”將重達(dá)數(shù)百萬噸，但體積卻只有一個(gè)原子核般大小。科學(xué)家接下來要做的事，就是設(shè)法將這個(gè)“人造黑洞”置入星際飛船后部一面拋物鏡面的焦距內(nèi)。“霍金輻射”產(chǎn)生的伽馬射線光子經(jīng)鏡面反射而成的平行光束，將會(huì)成為推動(dòng)飛船前行的不竭動(dòng)力。

根據(jù)科學(xué)家的理論，小型黑洞散發(fā)出的“霍金輻射”要遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過恒星質(zhì)量的大型黑洞。克蘭根據(jù)黑洞公式推算出，一個(gè)重約100萬噸的黑洞將會(huì)成為星際飛船完美的能源：它既小到可以產(chǎn)生足夠的“霍金輻射”來推動(dòng)太空船，同時(shí)它的質(zhì)量也足以確保其不會(huì)在100年內(nèi)消耗殆盡，100萬噸的“人造黑洞”將是一艘黑洞飛船所需動(dòng)力的最佳平衡點(diǎn)。

根據(jù)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(shí)間內(nèi)接近光速。如果你還嫌這個(gè)速度太慢，那么使用更小的“人造黑洞”可以產(chǎn)生更多的“霍金輻射”。對(duì)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(shí)間將會(huì)變慢，你的衰老速度也將遠(yuǎn)遠(yuǎn)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(dá)距離地球250萬光年遠(yuǎn)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(jìn)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(dú)漫長(zhǎng)的太空旅行中健康地活上數(shù)十年時(shí)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(dú)等一系列嚴(yán)重問題？

據(jù)研究了20多年生命支持科學(xué)的美國(guó)NASA研究專家唐納德·漢寧格稱，地球包含了數(shù)十億立方英里的大氣層、數(shù)億立方英里的水、數(shù)十億英畝的農(nóng)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(huán)系統(tǒng)，而星際飛船上也必須建有自己的循環(huán)系統(tǒng)，讓食物、水和氧氣都能百分百地循環(huán)利用。漢寧格和他的同事一直在進(jìn)行食物方面的實(shí)驗(yàn)，而氧氣循環(huán)更加不成問題，一種新的高科技設(shè)備已經(jīng)能將二氧化碳從周圍空氣中分離出來，并隨后對(duì)其進(jìn)行化學(xué)處理，分解出氧氣。星際太空船上水的再生循環(huán)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(mèng)。