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在电影《星际穿越》的较前部分,当库珀第一次访问美国宇航局的设施的时候,他被带着参观了一个正在建造中的巨大的圆柱形封闭体:太空殖民飞船。它将被用来带着数千人进入太空,并为几代人提供住所。而且,库珀还被告知,类似的封闭体在别的地方也在建造中。

库珀看着这些,疑惑地问教授:“这么巨大的设施怎么能离开地球呢?”教授告诉他:“那些最初的引力异常已经改变了一切。我们忽然明白控制引力已经成为现实,所以我们开始致力于相关理论的研究,并且开始建设这个基站。”

在电影的结尾,我们看见这艘殖民飞船漂浮在太空中,而一切日常生活都在飞船里得以恢复(见图30-1)。

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电影《星际穿越》剧照,由华纳兄弟娱乐公司授权使用

 

图30-1 库珀透过窗户看孩子们在太空殖民飞船里打棒球

那么,它是如何飞入太空的?当然,关键就是塔斯从卡冈都亚奇点获得(见第25章和第27章),然后通过库珀传递给墨菲的(见第29章)量子数据(用科学术语来说,就是量子引力理论)。

我已经解释过,通过抛弃这些定律中的量子涨落(见第25章),墨菲得到了主导引力异常的非量子化的定律。从这些非量子化的定律中,她找到了控制引力异常的办法。

作为物理学家,我非常希望知道其中的细节。布兰德教授求解他黑板上的方程的思路是否正确(见第24章)?正如墨菲在得到量子数据前所声称的那样,教授真的找到了半个答案?或者,他的思路就是错的?也许引力异常的秘密和控制引力的理论根本就是完全不同的东西?

或许,电影《星际穿越》的续集将会告诉我们这些答案,克里斯托弗·诺兰可是一个做系列剧的大师,看看他的《蝙蝠侠》三部曲吧!

但是,有一件事很清楚,墨菲肯定已经找到了减小地球内部牛顿引力常数G的方法。读者应该还记得(见第24章)地球的引力可以用牛顿的平方反比定律确定,它就是:g=Gm/r2,这里的r2是到地球中心距离的平方,m是地球的质量,而G就是牛顿引力常数。如果把引力常数G减少到一半,那么地球的引力也将减半。类似地,如果G减小1 000倍,那么地球的引力也就会减小1 000倍。

在我的理解中,当牛顿引力常数G在地球内减少到它正常值的千分之一,哪怕是一个小时的时间,火箭引擎便能将巨大的殖民飞船送入太空。

在我看来,引力减小将带来一个副效应——地球的核心将不再受到上方地球巨大质量的挤压,会迅速地向外弹开,将地球的表面向上推。超大型地震以及海啸必定会接踵而至,在移民飞入太空的同时,在地球上造成巨大的灾难。这将是地球在枯萎病导致的大灾难后必须付出的另一个糟糕的代价。而且,当牛顿引力常数G恢复到原来的值之后,地球又会收缩,变回原来的尺寸,这将导致更多地震和海啸。

毕竟,人类还是得救了。而且,库珀和94岁的墨菲也团聚了。随后,库珀会向宇宙的深处进发,寻找阿梅莉亚·布兰德。

科学的指引 阅读 ‧ 电子书库

每当我观看电影《星际穿越》或者往回翻阅这本书的时候,我都惊叹于这里面所包含的大量科学知识,惊叹于这些科学知识的丰富以及它们的美妙。

最重要的是,我会被《星际穿越》里潜在的乐观信息所感动:我们生活在一个被物理定律所支配的世界。我们人类有能力去发现、去探索、去掌握这些定律,并用来掌控我们自己的命运。即使没有超体生物的帮助,我们人类依然有能力去应对宇宙中可能发生的绝大多数大灾难,还有那些我们自己造成的灾难——从气候变化到生态灾害,再到核灾难。

但是要做到这些,要掌握我们自己的命运,就需要我们中的很大一部分人能理解和认识科学:科学是如何起作用的?关于宇宙,关于地球,关于生命,它能教会我们些什么?它能实现什么?因为知识和技术的不足,它的局限性又是什么?如何才能克服这些局限性?我们如何从猜想转变成有根据的推测,再将之发展成科学事实?能导致我们已认知的“真理”再发生颠覆性进步的革命有多么罕见?又有多么重要?

我希望本书能对这些理解有所贡献。