進　步

蘇聯(lián)的宇宙火箭已經(jīng)完成了它的光榮使命，勝利地飛越過月球附近，已成為九大行星的新兄弟第十個行星?，F(xiàn)在它正以閃電般的速度，急馳在星際空間，向沉睡迄今的宇宙?zhèn)鞑ブ魅思磳砼R的喜訊！

蘇聯(lián)這一偉大成就，標志著人類已經(jīng)邁進了宇宙航行的新時代?？梢灶A(yù)計，不久以后人們就能親身飛上月球，在那里建立起各種最先進的科學(xué)研究站，很可能，現(xiàn)在冷冷清清的月宮，那時候，將會變成一座繁榮的“宇宙城市”，成為人類通向各個星球的交通樞紐。

今天，正如我們準備飛上月球一樣，蘇聯(lián)又已經(jīng)開始了一項巨大的“恒星際航行”的新計劃。預(yù)計，在不太遠的將來，人們將乘坐一種遠程宇宙航行的星際飛船——“光子宇宙飛船”，飛出太陽系，通向遙遠的恒星世界。

現(xiàn)在，我們簡單地介紹一下這種“光子宇宙飛船”的底細。

一、“光子”是什么呢？

大家知道，黎明的旭陽，金光燦爛，迸射出萬道紅光；傍晚大街上的霓虹燈光，五彩繽粉，引人遐想；煉鋼爐中也會吐出閃爍的火舌，美麗非凡。

這些，就是光。人們幾乎每時每刻都離不了它?？墒牵姓l又會想到，將來竟用它來推動火箭，帶著人類去征服整個宇宙呢！

光確是很奇特的。到目前為止，它是宇宙中走得最快的東西，每秒鐘可走三十萬公里的路程。也就是說，在短暫的一秒鐘內(nèi)，光可環(huán)繞地球轉(zhuǎn)七圈半。

光究竟是什么？這在十八世紀和十九世紀初，曾引起了科學(xué)家們的激烈爭論。這場爭論持續(xù)了約一百年之久，反反復(fù)復(fù)最后才算解決。一派是“波動學(xué)說派”，他們認為光是一種波動，是一種電磁波；另一派是“微粒學(xué)說派”，他們(包括牛頓)認為光是一種微粒流。當時，由于兩派的學(xué)說都不能全面的解釋光的現(xiàn)象。例如，波動說者不能解釋“光壓現(xiàn)象”；而微粒說者，又不能解釋光的折射和衍射現(xiàn)象……等。直到十九世紀初葉，美國科學(xué)家普朗克創(chuàng)立了“光量子學(xué)說”，才統(tǒng)一了對光的本性的認識。普朗克的理論證明，光具有“兩重性”。它不僅是一種電磁波，而且還具有物質(zhì)基礎(chǔ)。不管可見的光(如太陽光、燈光等)或不可見的光(如無線電波、紫外線等)，都是由各種物質(zhì)，以一定份量的能量向外輻射的結(jié)果，這些最小能量的物質(zhì)就稱為“光子”。因為如此，它在某些情況下主要呈現(xiàn)出波動性，而在另外某些條件下，又主要呈現(xiàn)出粒子性。這是前兩派的學(xué)者們所未料想到的。

后來，科學(xué)家們又發(fā)現(xiàn)物質(zhì)中，有一種相當新奇的“反物質(zhì)”存在。經(jīng)許多實驗證明，這種物質(zhì)具有和一般物質(zhì)相反的原子結(jié)構(gòu)。例如，氫是由一個帶正電的原子核和一個繞核旋轉(zhuǎn)的負電子組成；而“反物質(zhì)”的“反氫”則恰恰相反，卻是由一個帶負電的原子核和一個繞核旋轉(zhuǎn)的正電子所組成。這樣就使得普通的氫和“反氫”，構(gòu)成了“鏡像”對稱。為了區(qū)別它們，我們就特別把普通的氫稱為“正氫”。

當這種“反物質(zhì)”和“正物質(zhì)”接觸的時候，只要它們之間個別的原子核發(fā)生沖擊，瞬息就會產(chǎn)生一種可怕的“熱核”爆炸，放射出強烈的“光子射線”，釋放出巨大的熱量。這種現(xiàn)象，稱為物質(zhì)的“磁偶淹沒”現(xiàn)象。譬如，當一個“正氫”和一個“反氫”原子發(fā)生原子沖擊時，就會產(chǎn)生這種“磁偶淹沒”，使兩個氫原子消失，而輻射出兩個或三個帶有巨大熱量的“光子”。換句話說，這兩種物質(zhì)都已在“淹沒”過程中“消失”了，但實際上它們卻全都轉(zhuǎn)化成了能量，被“光子”攜帶了出來。(如圖1)

假若，我們用一公斤的“正氫”和“反氫”來進行物質(zhì)的“磁偶淹沒”反應(yīng)，我們就能獲得二千一百六十億大卡的熱量。這相當，七萬二千噸優(yōu)質(zhì)煤。

圖1“正氫”和“反氫”進行磁偶淹沒的示意圖

由此看來，“光子”確實是一匹宇宙里的“神駒”，具有無窮無盡的力量。當它一旦被人類所馴服，毫無疑問，它將給人類創(chuàng)造出偉大的功勛！

二、“光子宇宙飛船”的原理與構(gòu)造

我們是否能利用“光子射流”，來作為火箭前進的動力呢？

最初，一位德國科學(xué)家提出了這樣的問題。他從一個偉大的理想出發(fā)，設(shè)計了一種裝有“核子燈”的光子火箭(如圖2)。當“正物質(zhì)”和“反物質(zhì)”進行“磁偶淹沒”反應(yīng)的時候，假若在旁邊放置一個“特殊”的反射鏡，把向四周輻射的大量“光子”焦聚起來，變成一束強力的“光子射流”，而后，向某一方向噴射出去，這樣我們就能獲得火箭所需要的反作用推力了。由于這股“光子射流”等于光速，所以，利用這種動力的火箭，幾乎就能達到光的飛行速度。我們未來的“光子宇宙飛船”就正是依據(jù)這一原理造成的。

圖2“核子燈”原理示意圖

幾年來，有些美國科學(xué)家們還認為“光子宇宙飛船”僅僅是一種遙遙無期的空想。但是，他們絕不能料想到，蘇聯(lián)先進的火箭科學(xué)技術(shù)，竟把它這樣早地就搬上了現(xiàn)代技術(shù)科學(xué)的舞臺。最近，蘇聯(lián)在這方面已經(jīng)獲得了驚人的成就和進展。他們已毅然地宣布：“蘇聯(lián)最遲四十年內(nèi)，將發(fā)射試驗性的光子火箭”。

蘇聯(lián)的科學(xué)家們認為，要制造出“光子宇宙飛船”，第一個前提就是要能大量制造出能夠進行“磁偶湮沒”作用的“正物質(zhì)”和“反物質(zhì)”。這兩種物質(zhì)總稱為“光子燃料”。

估計，未來的“光子宇宙飛船”的構(gòu)造，很可能是這樣的：它將由化學(xué)液體火箭加速器和“光子火箭”本身兩級所組成。(如圖3)

圖3“光子宇宙飛船”構(gòu)造示意圖

第一級是普通的化學(xué)燃料的液體火箭。它起著幫助起飛的作用。因為，從“光子發(fā)動機”內(nèi)噴射出來的“燃氣流”，是一束高密度的“光子射流”。這種“光子射流”將具有約15萬萬度的高溫。經(jīng)計算，像這樣強烈的“光子”輻射就是在幾百公里以外的飛機和導(dǎo)彈碰上了它，也能被它無情的化為灰燼。所以，要想在地面上起動這種“光子宇宙飛船”，是非常危險的。為了安全，我們必需把它用液體火箭加速器送到1，000公里以外的高空，然后，再開動“光子火箭”。

第二級是“光子火箭”本身。在火箭的前端是駕駛員的座艙。里面裝有全部自動化的儀表，操縱機構(gòu)以及一切必需的航行設(shè)備?？傊?，這些完善而可靠的裝置，能保證長期宇宙航行的準確和順利；保證駕駛乘員的生活舒適，使他們覺得好像就如生活在家里一般。在座艙的底部，有一層可靠的生物保護層。越過這層保護層，就是液體“光子燃料”貯藏器。它把整個殼體分成兩半：一半是液體的“正物質(zhì)”貯箱；一半是液體的“反物質(zhì)”貯箱。之所以這樣，是為了完全避免這兩種物質(zhì)接觸的危險。否則將容易導(dǎo)致可怕的爆炸。當“光子火箭發(fā)動機”起動以后，“正物質(zhì)”和“反物質(zhì)”將同時流出貯箱，經(jīng)過“正”、“反”粒子的回旋加速器，使它們氣化和加速，變成一股具有一定“沖擊”速度的粒子流，沿著導(dǎo)口飛向“光子”反應(yīng)器。由于它們進行原子沖擊，將產(chǎn)生激烈的“磁偶湮沒”現(xiàn)象，向四周輻射出大量“光子”。當這些“光子”撞上周圍的反射鏡時，便焦聚起來，成為一股強力的“光子射流”，向后噴去。這時，“光子火箭發(fā)動機”便產(chǎn)生了巨大的推力，推動光子火箭迅速前進。

除了要解決大量制造“正”、“反”物質(zhì)問題外。第二個問題，就是“光子射流”的高溫障礙。因此，設(shè)計出一套有效的光子反射系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)和高溫隔離系統(tǒng)是十分重要的。在“光子發(fā)動機”工作時，由于強烈的“光子”輻射會造成約達15萬萬度的高溫。所以，采用現(xiàn)代的金屬材料是不可想像的，因為幾乎只要十萬分之一的“光子”溫度也會把它化為灰燼。因此，蘇聯(lián)的科學(xué)家們想出了非常巧妙的解決辦法。據(jù)估計，將來很可能利用強力的交變磁場作為反射系統(tǒng)的可靠屏障；也很可能利用可移動的“熱膜”或密度很大的“燃氣層”起可靠的隔離作用。不僅如此，他們一方面在設(shè)法保證光子反射鏡能經(jīng)得起這樣的高溫；另一方面還準備經(jīng)濟地利用反射鏡在工作過程中所吸收的“廢熱”。只要在系統(tǒng)內(nèi)裝置一個半導(dǎo)體發(fā)電機，就能把這些熱量變成電能，供給火箭其他部分使用。譬如利用它來給火箭乘員取暖、照明等。

三、乘坐“光子宇宙飛船”去旅行

大家知道，宇宙是漫無邊際的。它到底多么大，我們還無法想像。不過，可以肯定的說，在這無窮無盡的天體之間，蘊藏著數(shù)不盡的星星。這些星星有的比太陽還大、還亮幾千倍、甚至幾萬萬倍。它們也完全像我們太陽系一樣，組成一個個親密的家庭，一簇簇分布在遼闊的宇宙里。

我們在晴朗的夜晚，常?？梢栽谔炜绽锟吹揭粭l銀色的光帶——銀河。有人又叫它“天河”。這條銀河是由一千萬萬顆恒星所組成。它的形狀宛如一個扁圓的燒餅。我們的太陽系就正靠近這個燒餅的邊緣附近。由地球上仰望銀河，正好像從餅的邊緣向餅心望去一樣，由于擠在餅心的星星太多，看起來它們就重重疊疊的連接在一起，成為一條光輝燦爛的“光帶”了。(見圖4)

圖4銀河系的正面(左)和側(cè)面(右)略圖

★為太陽系的位置

越出這龐大的銀河系，在更遙遠的地方，還存在有更多的星系。它們和銀河賽如親兄妹一般，一同歡樂的飛行著。這些星系，我們稱為“河外星系”。據(jù)目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的就有一萬萬個以上。至于，在這些星系之外，還有些什么我們就不得而知了。

假如，我們計算一下這些星星和地球的距離，那一定會使你瞠目結(jié)舌。譬如，光線從地球飛到太陽只要8.3分鐘。而若要達到離我們最近的一顆恒星——半人馬座“比鄰星”，就得走4年多的時間。(見圖5)假如，想橫穿過我們的銀河系，它將要走整整十萬年之久。而要飛出銀河系，達到離我們最近的河外星系的話，哪怕是光也要用七十五萬多年。

圖5光線飛向半人馬座比鄰星需要4.3光年

那么，人類究竟能否乘坐“光子宇宙飛船”飛到遙遠的恒星世界里去嗎？

關(guān)于這個問題，早在1905年卓越的德國科學(xué)家愛因斯坦就已經(jīng)回答了。根據(jù)他的“相對論”原理，證明了，“時間”消逝的速度不是永遠一樣的，而是要取決于物體在空間運動的速度。若物體的運動速度愈高，時間的消逝也就會愈慢。也就是說，只要我們的“光子宇宙飛船”的航行速度愈接近光速，“飛船”里的時間就會驚人的緩慢了(見表)。例如，當“光子宇宙飛船”以每秒29.999萬公里的速度飛行時，時間在飛船內(nèi)消逝的速度將只為地球上的五十分之一。換句話說，乘坐這種飛船的乘員旅行十年歸來，這時在地球上卻已過了五百年了。所以，這一科學(xué)理論，彷佛就是暗霧中的曙光，給人類未來的恒星際旅行開辟了光輝燦爛的前景。

現(xiàn)在，就讓我們乘上“光子宇宙飛船”去作兩次親身經(jīng)歷的旅行吧，看看會得到什么樣的結(jié)果：

比仿說，我們?nèi)舫酥肮庾佑钪骘w船”以0.7倍的光速，飛向離我們最近的那顆恒星半人馬座“比鄰星”。該火箭內(nèi)的乘員將感到，需要經(jīng)過3.6年的時間就能達到。但是與此同時，地球上的人們卻渡過了整整6年。假如這位宇宙航行家能用同樣的速度返回地球的話，他就會驚異的發(fā)現(xiàn)：他竟比他的同胞兄弟年輕了5歲！

又比仿說，假設(shè)我們的“光子宇宙飛船”是由月球起飛，朝著遠離地球約一千光年的某一恒星飛去。在航行途中，為了保證乘員們能習(xí)慣這種長期而單調(diào)的航行生活，飛船將必需以每秒10公尺的加速度向前飛行。這樣在飛船內(nèi)就制造出了一種地球上的生活環(huán)境，使他們覺得就和生活在家里一樣舒適。當飛船飛行了1.4年之后，他們會從自動的速度儀表上看出，自己的飛船已達到90%的光速，再經(jīng)過4.2年，這時飛船的速度已幾乎等于光速了，達到99.9999%的光速。以后再經(jīng)過5.5年，即總共先后經(jīng)歷了11.1年的時間，飛船的速度再不會有什么增加。這時，飛船將已經(jīng)飛到了這顆遙遠的恒星附近了。在這一航行過程中，飛船的乘員們僅僅覺得身旁的鐘轉(zhuǎn)過了11個年頭。而他們絕不能想像，與此同時，地球上卻前進了十多個世紀。只有當他們以同樣的速度，由這顆恒星返回地球的時候，他們才會驚異發(fā)現(xiàn)，這時地球上的時代已經(jīng)飛躍的邁進二千多年了！

由此，我們完全可以作出這樣的結(jié)論：乘坐“光子宇宙飛船”去旅行，絕不是一種平凡的旅行，它將會驚人的縮短人和宇宙之間的距離，把人類送到遙遠的宇宙空間里去。