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星際殖民

好了,關於時間旅行的話題我們就聊到這裡。這個話題其實蠻有趣的,我建議你把我前面說的那些好好地看上三五遍,然後記下來,和朋友喝茶吃飯聊天的時候用自己的語言複述一遍,保證能讓你大放異彩。本人就是經常這樣放放異彩的,結局往往是話講完了,菜也被別人吃完了。

講完了時間旅行,我們該來說說同星際殖民有關的話題了。在《銀河英雄傳說》中,自由行星同盟的國父海尼森遠征兩萬光年,去尋找適合人類居住的外星球。那麼真正的星際旅行可能嗎?會遇到什麼樣的事情?如果我們真的能在幾十甚至幾百光年(幾萬光年我是不敢想的)的範圍內建立第二個、第三個地球,我們這些星際殖民者的日常生活和時空觀念在相對論的理論下又該是一個怎樣的情景呢?這類題材的科幻小說也不少,包括著名的《銀河英雄傳說》,但是小說中的很多事情都是不可能真實發生的,真實的世界可能會令人非常沮喪。讓我們先從一堂令人沮喪的算術課開始這個話題吧。

同學們,如果我們要到太陽系以外的地方去殖民,首先我們至少要飛往一個恆星系,只有在恆星的附近才有可能出現適宜人類居住的星球,恆星就是那顆星球的太陽,給它溫暖和能量,如果沒有恆星,那麼在黑漆漆的宇宙中我們肯定是會被凍死的。讓我們仰觀蒼穹,看看滿天的星星離地球有多遠吧。天文學家早就發現,離地球最近的一顆恆星叫作比鄰星(半人馬座α星C),距離我們的時空距離是4.3光年。所謂光年就是光跑一年走過的距離。光年這個單位,在你小的時候,看到後可能會認為是一個時間單位,長大後懂的多一點了,才知道是個距離單位。現在當你有了時空的概念以後,會發現光年這個單位其實是時空單位。在宇宙空間中,因為時空的不平坦性,其實你是沒法用千米去定義距離的,在宇宙中只能用光年來定義時空距離,你可以把它看成是距離單位,你把它看成是時間單位也問題不大,時間空間已經成為一個整體,不分你我。總之,即使是離我們最近的恆星聽上去也是離我們非常遙遠的,光都要走4.3年嘛。同學們,現在我們來做一些簡單的數學計算,看看這顆比鄰星離我們到底有多遠。以人類目前掌握的技術而言,最快最快的宇宙飛船能飛得多快呢?即使是按照最樂觀的估計,大概也只能達到光速的萬分之一。來,算算看,它飛到比鄰星得多少年?沒錯,是4.3萬年。有沒有搞錯?!你驚呼一聲,我以為人類的宇宙飛船已經夠快了,沒想到那麼慢啊。抱歉,我這還是給足了人類面子了,阿波羅登月飛船飛到月球差不多用了四天時間,我已經讓人類最快的宇宙飛船飛到月球的時間減少到三小時了。而且,我這還是忽略了加速和減速的時間(這大概還要耗掉兩百年呢)。看來,以人類目前的技術實力,飛往比鄰星是沒戲了,4.3萬年,不用說人類的壽命問題,就算你能在飛船上生兒育女一代代地延續,也沒有任何機器設備能工作那麼久的時間,金屬也會疲勞。

看來必須要提升飛船的速度。那麼你們覺得至少要達到什麼速度才有可能進行星際殖民呢?掐指一算,可能得出的結果是最低速度怎麼著也得達到光速的十分之一,也就是0.1c吧,這樣我們飛到最近的比鄰星就只需要43年了。我們且不談把速度從光速的萬分之一提到光速的十分之一技術難度有多高,因為今天只是一堂算術課。聽起來貌似靠譜,從地球出發,算上加速減速的時間,飛50年到達目的地,到了以後發個電報回來告知情況,地球用四年多收到電報。這樣的話,如果我有幸30歲的時候能到NASA(美國國家航空航天局)參與這個偉大的比鄰星探索計劃,那麼當我84歲的時候就有望聽到從比鄰星那邊傳回來的消息。總算馬馬虎虎還能接受,在我有生之年還是有希望知道實驗結果的。

但是,同學們啊,千萬別忘了,我們說的只是離地球最近的比鄰星,我們的目的可是要尋找適合人類居住的星球,並不只為了到別的恆星系中看看風景。遺憾的是,比鄰星系很可能找不到任何行星,去了也是白去。按照現在天文學家的估計,我們距離最近的宜居行星,大概至少有50光年的距離。這也就意味著,我們即便達到了0.1c的速度,飛過去至少也要花500年的時間。並且隨著最大速度的增加,加速減速需要消耗的時間也會迅速上升,要達到0.1c的速度,加速減速所需要的時間可能要佔到總飛行時間的一半。顯然,人類不可能到來回飛一趟要1000年的地方去拓展殖民地的,就好像你不能指望原始人靠游泳從歐洲去美洲新大陸拓展殖民地一樣。這個速度還是不夠,還得提升。那你覺得,以50光年考量的話,我們的速度至少要達到多少,才有可能進行星際殖民呢?

你心裡想著可能需要反算一下,也就是我們先設定多少年能飛到的心理預期,然後再反推要達到的速度。經過一番掙扎,你可能會想,好吧,不管怎樣,讓我在到達目的地後,能讓我的親人在有生之年知道我活著到達就可以了。但是我將非常遺憾地告訴你,不管我們怎麼努力,哪怕我們的星際飛行速度能無限接近光速,你的這個樸素的願望還是無法實現,你的親人也不可能在有生之年得到你的消息。理由很簡單,假設50光年外的那顆星球叫作「奧丁」(《銀河英雄傳說》中銀河帝國的首都星),你首先至少要用50年的時間飛到奧丁,到達以後你往回發一個電報,這個電報也需要50年的時間到達地球,你在地球上的親人從你出發那天起最少最少也要等100年才能等到你這個報平安的電報。

這確實是一堂令人沮喪的算術課。看來,要想星際移民,你出發的那天就是和你所有親人永別的一天;對你的親人來說,你不但是一去不復返,而且這一去就是杳無音信,他們等待一生也得不到你平安抵達的消息。

但是,如果我們的飛船速度能在很短的時間內加速到無限接近光速(雖然這在今天在技術上還是無法想像的,甚至連理論上的可能都沒有),對於星際旅行者的你來說,情況卻要樂觀得多,50光年的距離對你來說就像是在地球上做了一次長途旅行而已。根據時空中運動速度恆定的原理,你在空間中的運動速度會分走你在時間中運動的速度,換句話說,你飛得越快,你的時間流逝得越慢。假設你以0.9999c的速度飛向50光年外的奧丁星的話,你自己感覺僅僅用81天就抵達了,而你在地球上的親人則已經老了50歲,我們用下面的時空運動圖來表現這個概念:

【圖7-11】地球上的人和星際飛船上的你在時空中運動

在這張圖中,大家都以奧丁星為參照物,地球上的人在時間中運動得很快(接近光速),但是在空間中運動得很慢;而星際飛船上的你則恰恰相反,你在時間中運動得很慢,但是在空間中運動得飛快(接近光速)。所以,以你自己的感覺,你沒有用多少時間就從地球飛過來了,但與此同時,地球上的時間卻在飛速流逝。

沿著上面這個思路,我們可以得出一個推論:如果地球和奧丁的時空距離是50光年的話,那麼就意味著它們的時間距離至少為50年,也就是說,這兩顆星球的人想要發生任何相互接觸,不管是通訊還是旅行,總之,這個50年是不可逾越的。我們現在假設你供職於地球上的一家公司,公司派你去奧丁的分公司出差,你坐上星際飛船到達奧丁,辦了幾天公事再回到地球的時候,儘管你自己覺得只用了幾個月甚至更短的時間,但是地球已經過去了一百多年,你的老闆早就過世了,你供職的這家公司是否還存在也很難說了。因此,在星際殖民時代,恐怕不會發生派人去別的星球出差辦點事再回來這種事情,雖然這樣的情節在星際殖民題材的科幻小說中比比皆是(比如電影《阿凡達》)。

那麼我們再來看看在星際殖民時代的約會又會有哪些特點呢?你和你的朋友都在地球上,有一天你們心血來潮相約要到奧丁去見面,比如說你們約定在一年後的今天見面,然後分手各自準備行程去了。我提醒你們注意,你們千萬不要以自己的手錶為準,哪怕你們分手的時候對表對得再精確也沒用。你們必須非常精確地算準你們的時空坐標,特別要注意時空運動速度恆定這條鐵律,各自小心翼翼地算好自己的空間運動速度會如何影響時間運動速度,否則將要發生的可就完全不是一個人早到一會兒等著另外一個人飛過來,而是很可能發生這種情形:先到的一個人苦苦等待一生之後,老得牙齒都快掉光了才終於見到了活蹦亂跳的另外一個人。

在星際旅行時代,兩個人的年齡再也無法處於一種穩定的狀態了。拿《銀河英雄傳說》裡面的故事來說,情節會變成這樣:米達麥亞和羅嚴塔爾奉命去星際空間打擊海盜,這兩人指揮著各自的戰艦出發了。由於戰事激烈,他們在廣袤的太空中作戰,經常要變換自己飛船的速度,而且偶爾能剛好在太空中會合一下,互相見見面。於是在這些日子裡,他們會對每次見面相隔的時間產生完全截然不同的意見,米達麥亞覺得隔了好幾個月才遇上羅嚴塔爾,而羅嚴塔爾卻說我們昨天才剛剛見過面呀。下一次見面的時候,米達麥亞覺得也就過了不到一個禮拜,但是羅嚴塔爾卻堅持聲稱至少已過去了三個月。這哥倆每見一次面就爭吵一次。他們都得特別小心地控制自己飛船速度,萬一速度太快了,等他們回到奧丁的時候,他們的司令官萊因哈特就已經過世很多年了。

因此,在星際殖民時代,必須建立宇宙歷、宇宙標準時和統一的時空坐標參照系。好在咱們的銀河系有一個好處,那就是所有的恆星基本處在相對靜止的狀態。我們地球和奧丁星之間的相對運動速度應該是很小的,並且我們不妨假設人在奧丁星和在地球上所受到的引力大小基本相當。這個應當好理解,人類不會習慣在一個能使自己體重突然增加好幾倍或者輕好幾倍的地方長期生活,總還是要在一個能基本適應的範圍內,而這個引力大小對於時空彎曲程度來說是可以忽略不計的。

所以,如果真到了那個在奧丁星殖民的時代,地奧聯邦政府可能會同意我的建議,把地球和奧丁星看成是一個大的參考系,這個參考系跨越了50光年的時空,在這個50光年的範圍內建立時空坐標。以新的宇宙曆法規則通過的那天零時為銀河紀年元年,仍以一個地球日和一個地球年作為標準宇宙曆法的標準日和標準年,在銀河紀元元年的零時零分啟動一隻精心調快過的原子鐘,然後把這只原子鐘放上星際飛船,以接近光速的速度帶到奧丁星,到達以後再把原子鐘的頻率調成跟在地球上一樣。於是我們會看到,在奧丁星上的宇宙歷生效的那個時刻,原子鐘顯示的可能已經是:銀河紀年50年2月21日9時13分10秒。因此,奧丁星上的宇宙標準歷和標準時的時間是直接從50年後開始的,而不是像地球一樣從元年開始,當然,奧丁星上的人必然還要根據自己星球的自轉和公轉日期(奧丁星不一定有衛星,所以可能沒有月份的概念)制定自己的地方時,以便生活。

所以,奧丁星上的手錶一般都必須顯示兩個時間,一個是標準宇宙歷的時間,一個是奧丁歷的時間。這些手錶還得有一個特殊功能,那就是登上星際飛船後,可以根據星際飛船的飛行速度調節手錶的頻率,飛得越快,表的頻率就得跟著調得越高。

假想一下你在星際飛船上看著時間飛快地跳動,一年一年就在你眼前像走馬燈一樣流逝,你會產生一種什麼樣的感覺呢?最要命的是,這些走馬燈般流逝的時間並不是幻覺,而是實實在在地發生在地球和奧丁星上的時間流逝。地奧聯邦政府還有一條不得不頒布的法令,那就是所有的星際飛船上的時間頻率調快的行為都必須全部詳細記錄在案,調快頻率後流逝的時間不能算作年齡的增長。如果不頒布這條法令,那麼這個世界的倫理就要徹底混亂了,人們再也搞不清楚誰比誰年齡大了。

以上這些就是最粗略的星際殖民時代的時間觀念。對於那些要登上星際飛船的人來說,他們必須要做好十足的心理準備,因為登上飛船的那個時刻就是他們真正告別過去、奔向未來的時刻。星際飛船是一艘真正的時間機器,只不過這部時間機器只能把人帶向未來而無法返回過去。一旦登上了星際飛船,那麼過去的一切就將過去,對於過去的一切親朋好友來說,你死了,而對你自己來說,親朋好友們死了,因為你們此生再也不可能相見了。當親朋好友們向你揮手道別,看著你登上星際飛船的景象,那就跟看著你走入棺材是一模一樣的心情。各位親愛的讀者,我很想知道,此時此刻的你對於星際殖民時代是感到興奮呢,還是沮喪呢?過去曾經看到過的很多此類題材的科幻小說和科幻電影,是不是都有一點點變味了呢?