為未來的科學打個賭（下）

火星殖民地

2017年，英國著名物理學家斯蒂芬·霍金針再次發出警告，認為人類在地球上生活的年限僅為100年，人類現在應該盡快開始對其他星球進行殖民。而在不久之前，美國太空探索技術公司（SpaceX）的CEO埃隆·馬斯克還宣布了一個在2020年建立火星殖民地的計劃，但這個計劃可能有點好高騖遠。火星是一個殘酷無情的環境：寒冷、干燥、荒蕪、無氧氣、高輻射……登陸火星是一回事，在火星上建立一個永久的人類殖民地是另一回事。一些科學家認為，人類在未來的50年之內將能擁有一個火星殖民地，但即便如此，這也可能是盲目的樂觀。所以，不要用你的房產押注到這個進展上。

量子理論并不怪異

量子理論有點類似于賭博的理論：它永遠不會告訴你微觀世界將要發生什么，只會為你提供事情發生的概率。但作為一個物理基礎理論，量子理論似乎有點不太完善。

為了解釋量子理論，物理學家們提出了有各種違反直覺的詮釋。例如，占主導地位的“哥本哈根詮釋”認為，粒子如同具有分身術一樣，可以同時處在多個狀態，直到我們對其進行觀測，它們才會具有一個確定的狀態。相比之下，“多世界詮釋”認為，粒子始終具有分身術，對粒子測量后，每一個可能的觀測結果都會出現。那么，為何我們只會看到一種結果呢？多世界詮釋認為，宇宙在觀測后會“分裂”出多個平行世界，而每個觀測結果都分別位于它自己的世界中。

不過，還存在一種詮釋，認為微觀世界本來是確定的，但某些因素被我們忽略了，導致了量子理論只能用概率來預測事情的發展。這就像我們無法掌握所有影響氣候的因素，所以只能大概預測未來地球氣候的變化。物理學家把這些因素稱為“隱藏變量”。自從量子理論提出以來，就有一小部分物理學家，包括愛因斯坦，就一直支持這一觀點，盡管該觀點缺乏證據支持。

那么，究竟有沒有隱藏變量呢？物理學家最近做了很多檢測實驗，但結果都暗示隱藏變量不存在。那么在未來，事情會出現轉機嗎？

不存在暗物質

暗物質是一種看不見的物質，在宇宙中的含量是普通物質的5倍多。我們之所以認為暗物質是存在的，是因為它可以解釋許多引力理論解釋不了的現象。例如，如果只存在普通物質的話，那么我們的引力理論就無法解釋為什么星系和星系團旋轉的速度要比預期的快得多。

然而，經過了幾十年的搜尋，我們還是沒有搞清楚暗物質是什么。于是，一些科學家就猜測，暗物質也許不存在，而問題其實出在引力理論上。美國天文學家斯泰西·麥高格就是一位暗物質質疑者。在1999年，他就打賭說，如果更加仔細地分析宇宙微波背景輻射的特征屬性，那么將會找到很多不符合當前暗物質模型的數據。事實的確如此，但其他的天文學家修改了理論的一些參數設置，使得改進后的暗物質模型又能管用了。

即使是這樣，一些天文學家仍大膽地對引力理論進行了修改，這樣就能用不包含暗物質的模型去解釋宇宙了。例如，一種叫做修正牛頓動力學的理論認為，引力場在相對較弱的情況下，其強度不與距離的平方成反比，而是隨著距離的增加衰減得更加平緩。這樣，在離星系中心更遠的地方，引力強度會比原來所認為的更強，那里的恒星圍繞星系中心的旋轉的速度就更快。但這些理論很不完善，而且缺乏有說服力的證據支持。目前，大多數天文學家仍相信暗物質是存在的。

聯絡到外星人

在好萊塢電影里，外星人無處不在：要么來征服地球，要么來拯救我們，要么只是路過而已。但在現實世界里，我們卻找不到任何外星人的蹤影，也從來沒有收到過外星人發給我們的信號。雖然，我們曾在1977年收到一個可疑的信號。那是位于美國俄亥俄州立大學的大耳射電望遠鏡接收到的一個無線電信號。當時的研究人員還激動地在記錄紙上寫了個“Wow！”。但在2016年，一些科學家經過分析后認為，這個信號極有可能是一顆彗星而不是外星人產生的。

但參與搜尋地外文明計劃（SETI）的美國資深天文學家塞思·肖斯塔克，并沒有泄氣。現在，SETI的觀測實力日益增強。10年之后，科學家們將會完成對100多萬個恒星系統的檢測。肖斯塔克認為，到那時我們就可能會檢測到來自外星人的信號，但是他只愿意拿他的咖啡杯當賭注。

塞爾維亞的SETI研究員米蘭·瑟克維克認為，到2030年檢測到外星人信號的可能性會小于5%，但只要我們的文明沒被核武器、超級疾病或機器人等摧毀，到本世紀末，檢測到外星人信號的可能性應該不少于50%。

電磁驅動引擎

2001年，英國工程師羅杰·肖耶發明了一種全新的引擎——射頻共振空腔推進器，通常叫做電磁驅動引擎（EmDrive），其原理大致如下：用電力在一個密閉的錐形腔體內產生微波，微波在腔體內來回反射，對腔體內壁產生壓力，腔體寬的一端受到的壓力大于窄的一端受到的壓力，壓力差可產生一個微小的推力，使得腔體能朝著一個方向前進。注意的是，電磁驅動引擎只需要電力來產生微波，并不需要推進劑。

肖耶并不回避對他的發明的預測。他自信地說：“如果你問的是2025年電磁驅動引擎商業化的概率是多少，我可以十分肯定地告訴你，這將是100%。”但是，許多科學家卻認為，電磁驅動引擎是不可行的，因為它違背了牛頓力學定律。我們知道，火箭是借助它的發動機噴射火焰時產生的反作用力，向前行駛的。在這個過程中，作用力等于反作用力，動量守恒。但電磁驅動引擎什么也不噴，自己就會動，這就違背了牛頓第三運動定律以及動量守恒定律。

即使如此，美國宇航局還是決定在實驗室里檢測一下。美國宇航局在2016年公布的報告顯示，電磁驅動引擎消耗每千瓦功率，就能夠產生大約1.2毫牛頓的推力。報告中提出的一個建議是，電磁驅動引擎的推力，可能與量子力學中的隱藏變量有關。

但這個報告，其實是用一個未經證實的事情去解釋另一個未經證實的事情。美國數學物理學家約翰·貝茲就此很不相信，認為報告中解釋電磁驅動引擎工作原理的內容，就是“一本正經地胡說八道”。許多科學家還相信，電磁驅動引擎并不能產生推力，實驗測得的可能不過是誤差而已。