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第一章:地外文明探索的艰巨性

第一章:地外文明探索的艰巨性

“同学们...”一位白发苍苍的老人正在讲台前授课。

老人名为叶叔华,69岁高龄,天体测量学院系为数不多的教授。

当然了,我也是天体测量学院系为数不多的学生之一。

与我共同从南京而来的同学绝大部分都选择了天体力学和天体物理学这两个院系,其实在我眼中,这两个院系却是要比天体测量学有前途多了。

然而诡异的是,我的父亲,身为天体物理学院系的系长,却执意要我选择天体测量学。

“常开!你有在好好听我讲课吗!”

此时的我还在回忆之中,顿时被吓了一跳。

叶叔华教授与我父亲相同,都毕业于南京大学天文系,性格却与我父亲的温和截然相反,异常地暴躁。

他现在皱纹紧紧堆成一团,拄着拐杖的手隐隐颤抖,看这局势,若是不好好听课怕是会被暴打一顿。

唉,算了,识时务者为俊杰嘛...

“哼!”看我识相,这位老教授也就没再计较。

“想必能来到这里的你们的不会笨到连昨天讲得第一节课都记不住!今天开始第二节课!”

老教授缓缓转过身,用手中的拐杖点击...哦不,敲击75寸的一体机,屏面上快速地显示出“地外文明探索的艰巨性”这几个大字。

“昨天,我们讲完了地外生命存在的科学依据,现在,我们来探讨下地外文明探索的艰巨性。陆坛,你说说离我们太阳系最近的恒星是什么!”

身后穿着浅绿色披风的眼镜男不假思索地说出

「比邻星」

“恩,没错。那你知道它离我们多远吗?”

「4.22光年」

“不错,坐下”

两个很无聊的问题。

“同学们,现代所谓的宇宙航行,只是在太阳系范围内的行星星际航行。宇航沿何种轨道,取决于飞行器的速度。”

“宇航速度是靠火箭消耗燃料所产生的推力逐渐加上去的。”

“假设推力产生的加速度是9.8米/秒²,航天员离开地面时要承受两倍的重力,逐渐远去之后地球引力逐渐减弱。在燃料耗尽、火箭脱离之后,加速停止,飞行器进入轨道。轨道运动的惯性离心力与行星际空间的引力相平衡,或者说飞行器只是在引力的作用下作轨道运动,航天员处于失重状态。”

“如果速度超过第三宇宙速度(地球轨道附件为16.7千米/秒),飞行器便可以越出太阳系,进入恒星际空间,但这时的飞行器已完全处于失控状态,一去不能复返。”

“即使沿着最佳设计的轨道飞出太阳系,它也只能在恒星际空间以速直线运动飞行,直至进入另一个恒星的引力作用范围。这个过程按人类目前实际能力给予的最高速度计算,至少也要数万年。要提高速度,必须延长不断加速的时间,但如果没有足够的能量补给,长期加速是不可能的。”

“假设宇宙飞船有能力以10米/秒²的加速度长期不断加速,达到第三宇宙速度只需要28分钟。坚持加速一年,速度将超过光速,而这又是狭义相对论所不允许的,在此之前,宇宙飞船上时空的性质早已经发生了相对论性质的变化。”

“相对论告诉我们,宇宙飞船的速度将增大到接近于光速而不可能达到光速。由于钟慢原理,宇宙飞船上的时间将过得比地球上慢;由于尺缩原理,宇宙飞船飞越的空间尺度也比地球上测量出的距离短。用相对论公式计算,上述宇宙飞船以长期不断加速的方式飞行,按宇宙飞船上的时间,2.5年即飞到了最邻近太阳系的恒星比邻星。”

“此时的宇宙飞船速度为0.949光速,经过大约4.5年的飞行,太空飞船飞出了40光年;持续飞行10年能达到银河系中心,但这时地球上的人已经度过了15000年。当宇宙飞船经过25年不断加速的航行,行程300亿光年绕宇宙一周又回到太阳附近时,太阳早已不复存在,变成了黑矮星!”

“这种异想天开的长期加速飞行是不可能实现的,因为长期加速需要长期的能量供应。不管储备什么样的燃料,都无法长期维持加速,燃料越多,宇宙飞船的自重越大,维持加速所需要的能量越大。”

“按广义相对论,物质转化为能量的最高效率为E=mc²,上述宇宙飞船即是想出了产能效率最高的方法,用消耗自身质量的方式来换取能量,宇宙飞船在达到银河系中心时消耗所剩的能量只有出发时的1000亿分之一,带去的是一座大山,到达时只剩下一杯黄土!”

“如果用延长时间来换取速度或加速度,设计一种宇宙飞船用40年时间往返比邻星,所需要携带的能量是目前全球人类年消耗能量的1000倍。”

“也就是说,人类完全停止消耗1000年所积攒的能量仅能狗拜访最近邻居的一次旅行!比邻星是耀星,而且是三合星的成员,即使有行星环绕,也不可能有生命存在。”

“为寻找地外文明而去探访也是徒劳的,何况以目前人类所掌握的科学技术水准,还不能预见恒星星际航行的任何可能性。好了,下课。”

叶叔华教授缓缓离开了,只留下一脸呆滞的我们...

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