注册 登录  
 加关注
   显示下一条  |  关闭
温馨提示!由于新浪微博认证机制调整,您的新浪微博帐号绑定已过期,请重新绑定!立即重新绑定新浪微博》  |  关闭

麦田怪圈欣赏

1990年以来地球上出现过的麦田怪圈

 
 
 

日志

 
 

地外文明探索与超光速研究-05 中国传媒大学信息工程学院 黄志洵  

2014-07-08 22:59:39|  分类: 默认分类 |  标签: |举报 |字号 订阅

  下载LOFTER 我的照片书  |

地外文明探索与超光速研究-05

  中国传媒大学信息工程学院   黄志洵

   

宇航的光障问题使人回想起20世纪航空工程中出现过的关于声障问题的经历。超音速飞机出现以前,很多人曾设想,当飞机速度接近声速时,在空气中以常速传播的声波会聚集在前面成为密度很大的激波,飞机无法穿过。硬要穿过,要么机毁人亡,要么失稳失控。但是,航空科学家和工程师们为攻克音障而投入了战斗,经过数十年的理论分析和风洞实验,人们彻底弄清了激波的物理性质和结构。于是,美国空军实现了首次超音速飞行。第二年,苏联的La-176飞机也超过了音速。关于光障问题是否也会有类似的前景?人们拭目以待。

 

6. 讨论

地外文明探索与超光速研究大约是同时(约在1960年)开始的,这是非常有趣的事。可以说,科学界关于地外文明探索的研究给人们以深刻的启示。目前已在太阳系内广泛寻找初等生命存在的迹象,涉及月球、火星、木卫二、土卫二、土卫六等处。一般认为,智慧生命应当是在太阳系外。那么,在几十年探索中为什么宇宙一直沉默不语?为什么人类迄今为止一直没有发现外星智能存在和活动的迹象?这不是同世界多样性的观念相矛盾吗?对此,天体物理学家早已做出了多种解释。

 

首先,我们并不知道该用哪个频率来接收外星文明的信号,我们不知道信号源的方向和抵达地球的时间。迄今我们只用了无线电波和部分光波带。而外星人也可能通过其它渠道与我们联络,如引力波、中微子、X射线和γ射线。况且,或许还有许多我们地球人类根本就不知道的联络方式。也许在我们看来相当现代化的通信联络方式在外星人眼里就像信鸽传书一样早已过时了。

 

其次,直到几亿年以前,我们的银河系还经常受到γ射线爆发的辐射:死恒星碰撞和黑洞都释放出大量致命射线。只是到了现在,这些碰撞才变得稀少起来,外星生命才有可能出现并从自己居住的行星旅行到相当遥远的地方。也就是说,地球上之所以还没有外星人,可能是因为他们在有可能到达地球之前,就被γ射线杀死了。直到最近γ射线的爆发周期才越来越长,从而为外星人提供足够的时间间隙作星际旅行。

 

另一种考虑是,设想外星文明中有一部分的发展水平远高于地球,那么他们会不会乘超光速飞船到地球来?!从逻辑上讲不排除这种可能;就是说,我们没有能力去他们那里,他们却有能力来我们这里。但在实际上困难非常大;首先,宇宙中并非空无一物,以光速或超光速飞行即使可能,飞船所受的任何碰撞都将是致命的。由于速度过高,躲避宇宙中粒子和物体的撞击亦无法操作。其次,身处如此高速的飞船中的人及其它生物,会有怎样的生理变化和反应,是难以想象的;……如此等等。这可能也是迄今“外星人并未光临地球”的重要原因。

 

从现实的角度看,实现“宇宙飞船以光速或超光速飞行”,即使理论上不存在障碍,困难也非常大。首先,迄今为止全世界的超光速研究水平不高;尽管在美国、德国、意大利、中国等国科学家的参与下,已有了一个好的开始,“禁区”已被打破,做了不少超光速实验。由于实验进展的推动,人们又提出了各种“允许超光速运动存在”的时空理论,使有关研究更趋活跃。……然而我们必须说,迄今为止的超光速研究尚处在婴儿时期,水平不高、成绩有限。例如,对于中性物质粒子(如中子、原子)的超光速运动尚无实验成功的报道,对实体物质(如固体)的运动更是如此。……或许宇宙中已经有由实体物质构成的天体在作超光速运动?有的天体物理学家说:“实际上,呈现超光速运动的天体相当多,天文学家已经习以为常了”。不过,20世纪70年代发现的类星体的超光速现象,能否作为“宏观实体物质可以作超光速运动”的铁证?至今仍有争议。……既然实体物质的超光速运动的实证还存在问题,“超光速飞船”尚不是航天界迫切而现实的课题。

 

现在,最大胆的设想仍是亚光速的。2006年1月有报道说,美国NASA正在审查两个研究项目,其一是美国华盛顿大学的专家提出的磁化等离子束推进系统,从地球到火星可能只需45天。其二是根据德国科学家的设想而研究“超空间发动机”,预期用3h可从地球到火星;根据地火间平均距离可算出速度。尽管速度还远小于光速,这些也只是设想,能否实现还很难说。

 

然而,宇宙飞船仅是手段、工具,而非目的。有没有不依赖于“飞船超光速飞行”的远距离宇航方法呢?一位美国科学家曾设想用量子方法输送人体。我们知道,Einstein的著名的EPR论文实际上是抨击和否定量子力学的,因为后者含有幽灵般的超距作用。但是,1982年法国物理学家A.Aspect领导的实验如同判据一般宣告了量子力学的正确;自那时以后,对量子纠缠和量子信息的研究蓬勃开展。为了避开Heisenberg测不准原理带来的困难,人们致力于发送量子的状态而不去测定它;亦即输送的不是物质而是量子信息。这个量子信息学技术不可能(至少是现时不可能)用来发送人体,虽然EPR纠缠即使在若干光年的距离上也对。况且,描述人体的所有原子的信息量十分巨大(约1031字节);对比之下,目前全世界全部图书文献的信息量仅为1015字节左右。因此仅从信息传送角度看亦无法实现。此外,我们又如何把一个复杂的人体完全转换为光信息,并在传输成功之后在太阳系外某处把光信息又组装还原为人体呢?!因此,不用宇宙飞船而用量子方法把人送到若干光年以外的想法,现在并不具备可行性。

 

7. 结束语

以上我们概述了以地球上进行地外文明探索和超光速研究的基本情况。地外文明探索至今未获成果;但SETI并未失败,仍在继续。研究动力来自一种基本的冲动和思考——想知道我们在宇宙中究竟是不是孤单的?!研究和探索自然有重要意义;但是,即便外星人存在并来造访地球,人类恐怕也是尚未作好应对的准备。

 

至于超光速研究,应当说它还处在婴儿时期。在一般情况下,做基础研究的科学家是不考虑(至少是不急于考虑)技术应用的,研究动力来自弄清现象的本质的兴趣。

 

[1] Einstin A. Podolsky B, Rosen N. Can quantum mechanical description of physical reality be considered complete[J]. Phys. Rev., 1935, 47:777-780

[2] Aspect A, Dalibeard J, Roger G. Experimental realization of Einstein-Podolsky-Rosen-Bohm gedanken experiment, a new violation of ’s inequality[J]. Phys. Rev. Lett, 1982, 49: 91-96.

[3] 耿天明. 量子纠缠的理论与实践[J]. 北京广播学院学报(自然科学版)增刊,2004,11:40~50

[4] Buchanan M. Double jeopardy[J]. New Scientist, 2005, (Jun.18): 32~35

[5] 黄志洵. 超光速研究——相对论、量子力学、电子学与信息理论的交汇点[M]. 北京:科学出版社,1999

[6] 黄志洵. 超光速研究的新进展[M]. 北京:国防工业出版社,2002

[7] 黄志洵. 超光速研究的理论与实验[M]. 北京:科学出版社,2005

[8] 宋健. 航天、宇航和光障[A]. 第242次香山科学会议论文集[M]. 北京前沿科学研究所,2004. 又见:科技日报,

[9] 李禺. 能把我发射到度假地吗?[J]. Newton科学世界,2000,(3):26~30

[10] Lorentz H A. Proc. of the section of Sciences, Koninklijke Akademie van wetenschappen the , 6: 809~831, 1904

[11] 张元仲. 狭义相对论实验基础[M]. 北京:科学出版社,1979.

[12] 庄一龙. 论电子电荷值与电子运动速度的关系[J]. 格物,2003,(3):215~217

[13] 马青平. 相对论逻辑自洽性探疑. 上海:上海科技文献出版社,2004

[14] 刘显钢. 电荷运动的自屏蔽效应[J]. 重庆大学学报(专刊). 2005,27:26~28; Bertozzi不能使电子运动速度超越光速的原因[J]. 重庆大学学报(专刊). 2005,27:46~48

[15] 林金. 宇航中时间的定义与测量机制和超光速运动[A]. 第242次香山科学会议论文集[M]. 北京前沿科学研究所,2004

 

  评论这张
 
阅读(2)| 评论(0)
推荐 转载

历史上的今天

在LOFTER的更多文章

评论

<#--最新日志,群博日志--> <#--推荐日志--> <#--引用记录--> <#--博主推荐--> <#--随机阅读--> <#--首页推荐--> <#--历史上的今天--> <#--被推荐日志--> <#--上一篇,下一篇--> <#-- 热度 --> <#-- 网易新闻广告 --> <#--右边模块结构--> <#--评论模块结构--> <#--引用模块结构--> <#--博主发起的投票-->
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

页脚

网易公司版权所有 ©1997-2017