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作者:(美)加来道雄

出版社:中信出版集团股份有限公司

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人类的未来

人类的未来试读:

推荐序一

“我是谁?我从哪里来?我要到哪里去?”被视为人类思考的终极问题。人类作为宇宙中的一员,必然也与宇宙的终极问题紧密相关。茫茫宇宙,浩瀚星空,自古至今,吸引了很多人思考着宇宙的终极问题。2000多年前,屈原就在《天问》中写道:“遂古之初,谁传道之?上下未形,何由考之?”试图追问宇宙诞生之理。

纵观人类历史,在智人走出非洲的几十万年间,人类凭借着肉眼直接观察宇宙,得到的认知非常有限。一直到大约400多年前的17世纪初,望远镜的偶然发明为我们认识宇宙打开了一扇新的窗口,认知的边界在缓慢扩大。到了20世纪20年代,人类对宇宙的认知加速,并且发生了翻天覆地的变化。美国天文学家哈勃通过当时世界上最大的2.5米的胡克光学望远镜,发现仙女座星云原来是一个河外星系,从而验证了岛宇宙模型的正确性。之后不久,哈勃又发现了更为重要的宇宙膨胀现象,为之后的宇宙大爆炸理论提供了观测基础,而60年代宇宙微波背景辐射的发现,最终使得“屈原之问”得以解答。

在宇宙起源问题得以回答之后,科学家们开始尝试回答关于人类自身的问题——我是谁?我从哪里来?美国天文学家卡尔·萨根说“人是星尘”,但没有生命的有机物是如何演化成具有鲜活生命的个体的?随着生物技术能够在基因层面上进行操作,回答这些问题逐渐变得可能。

要想回答“我要到哪里去”这样的问题,涉及知识非常广。现在看来,要想回答这个问题的基本知识差不多均已具备,由美籍物理学家加来道雄所写的这本《人类的未来》就是试图对这一问题进行解答。说实话,在看到这本书之前,我从来没有认真地考虑过人类作为一个种族的命运,也从来没有仔细地思考过地球不太适合人类居住这样的问题。

不知是不是刚刚过完生日的缘故,最近有一个问题时常在我的脑海里盘旋:“我还能活多久?”按照中国最新的平均寿命来算,我的人生已经过半了。死亡,自古以来都是一个令人畏惧的话题。古有徐福寻仙、葛洪炼丹,古埃及人做木乃伊,都是为了追求肉体或精神上的长生不老。如今,追求长生不死、青春永驻依旧是生物学的重要研究课题之一。虽然不时有生物学家说人类即将通过某种手段获得永生,但是这些人中的绝大多数只是为了吸引眼球而已,至少目前生老病死依然是一个无法打破的自然规律。对一个人如此,对于一个社会、人类文明亦如此。本书作者曾采访过经典科幻小说《基地三部曲》的作者阿西莫夫。当被问到为何要写这部小说时,阿西莫夫说,因为他在曾盛极一时的罗马帝国的兴衰中想到了人类。而这一回答也是激发本书作者从科学角度撰写人类未来的一个动机。

本书所撰写的人类未来的时间尺度可以说是相当的长,可能是几万年、几十万年,也可能是几十亿年,更可能是上百亿年。相较于我们人类自身的寿命,这里涉及的时间尺度可谓异乎寻常地长,长到现在看来我们似乎无须考虑,甚至看起来有点杞人忧天。然而,为了遥远的某一天,人类可以顺利地离开无法生存的地球,地球上的人类必须从现在开始着手准备。

区别于地球上其他生物,人类最大的优势在于能够使用技术。所以当地球面临灾难,不太适合人类居住之时,人类就有希望利用科技手段离开这个星球,找到新的集聚地,从而让人类的生命基因在宇宙中得以延续。

为了离开地球并到达我们的目的地,我们需要足够先进的航天技术。本书的开始章节介绍了人类火箭技术的发展历史,以及探索太阳系不同星球的雄心。

在电影《星际穿越》中,也有人类探索宜居星球的类似场景。当时地球面临灾难,美国宇航局派出宇航员去寻找可能的人类未来栖息地,最终失败而归,令人很是遗憾。不过地球上的天文学家早已未雨绸缪,做着这方面的探索。自从90年代起,天文学家通过多方面的努力,已经探测到将近4000颗系外行星,而其中有10多颗与地球非常类似,并且宜居,很有可能成为人类未来移居的目的地。可以预见,进行星际旅行时所需要的技术肯定会与我们目前所使用的技术完全不同,否则我们将很难抵达最终的目的地。本书中,作者也就未来的各种可能技术做了一番总结,包括虫洞和曲率加速等。

在电影《星际穿越》中,人类利用人造虫洞快速抵达了距离银河系130亿光年之外的地方。未来的人类是否能够具有这样的能力,或许这与一个文明的智能程度有很大关系,这也是本书探讨的主题之一。

在移居其他星球之前,人类还面临着一个很重要的问题,那就是,让人类延续是要同时保留人类的肉体形式,还是仅仅让人类的意识以数字形式存在?而且很有可能,其他星球上的环境会与地球有所不同,我们的身体很可能不太适应新的环境,那么这将需要我们人类对基因进行相应的改造。

尽管我在余生无法看到书中所畅想的种种未来,然而我还是为作者所描述的未来而激动。或许,地球环境终有一日会变得极度恶劣,人类将无法在地球栖居,然而在未来航空和众多技术的帮助下,人类会像蒲公英一般,在我们的这个宇宙中,甚至在其他的多重宇宙中繁衍生存下去。这本书是我看过的众多类似主题的书中写得最好的一本,有一种一旦开始、就想一股脑全部读完的冲动。如果你偶尔动了宇宙之心,而且对人类的未来命运感兴趣,那么读完此书,你肯定能得到一些意想不到的收获。故推荐之。中国科学院国家天文台研究员、《中国国家天文》杂志执行总编苟利军推荐序二科学家眼中的未来

畅谈过《爱因斯坦的宇宙》《平行宇宙》,说到过《超空间》《不可思议的物理》,展望过《物理学的未来》《心灵的未来》,雄心勃勃的美籍日裔物理学家加来道雄又将注意力转向对人类终极命运的探索,推出了新作《人类的未来》。其主旨依然关涉科学怎样决定人类的命运并改变我们的生活,以及我们应该怎样应对未来的各种挑战。

身为理论物理学家和弦理论创始人之一的加来道雄,可谓知名科学家中的一个另类。他科研做得很棒,在学界广有影响;他所撰述的多部科普著作十分畅销,广受赞誉;他还长年主持一档全美联网的科学广播节目,以科学家严谨的态度阐释科学。他甚至以记者的身份去采访他的科学家同行,进行富有启示的对话、交流,这样做打开了他观察世界的全新视野,同时大大拓展了他的研究、思考的疆界。这在某种程度上也形成了加来道雄作品的一种独特品质。

加来道雄认为,完全准确地预测将来是不可能的,最好的方式就是钻进处于科学研究的前沿、正在为创造未来而辛勤工作的科学家的大脑里,他们是使人类文明发生变革的人。他坦言,他的书之所以精确,很大程度上受益于他为写书而采访过的很多科学家的智慧和远见。我们来看,在《人类的未来》一书中,类似这样的话语比比皆是:

我曾经就这一问题采访过已故的天文学家卡尔·萨根,询问他对这种威胁的看法。他向我强调,“我们生活在一个宇宙的打靶场中”,被潜在的危险包围着。他告诉我,一颗小行星早晚会撞击地球,一切只是时间问题。

我曾问过古斯博士,是否有可能在实验室里创造出一个婴儿宇宙。他回答说自己确实做了相关计算,这必须在某一点集聚大量的热量。如果在实验室里形成了婴儿宇宙,它会在大爆炸中剧烈爆炸。

马文·明斯基曾为人工智能写下一些奠基性论文。他在20世纪50年代曾做出乐观的预测,但他在我最近的一次采访中透露,他不再愿意预测具体日期,因为人工智能研究人员过去常常犯错误。

发明家、畅销书作家雷·库兹韦尔是最佳愿景的一位支持者。每次我采访他时,他都会描述一个清晰、富有吸引力但充满争议的未来愿景。他相信,到2045年,我们将到达“奇点”,即机器人的智力水平与人类相当或超越人类的时间点。

加来道雄作品的另外一个鲜明特色,是常常穿插讲述大量的科幻故事和构想。他将其视为一种“讲授技巧”,并坦承这是受到了一位物理学同行多年前在一次演讲中谈及科学普及工作时的启发。

当代前沿科学,尤其是物理学中一些非常重要而又艰深的思想,往往因为难以形象浅显地解说而不易为公众所了解。40多年前,诺贝尔物理学奖得主伊西多尔·拉比在一次有关物理学的讲座中,有感于美国科学教育的糟糕状况,批评物理学界在向公众,特别是青少年普及科学进展上忽视了自己的职责。他甚至告诫道:科幻作家们比所有的物理学家做了更多的科学普及工作。

如何让复杂的科学概念变得通俗易懂?科幻小说的阅读体验给加来道雄带来了灵感启示。他早已注意到,一些在过去属于科幻范畴的概念,如时间旅行和平行宇宙,现在已被物理学家重新评估。回想150年以前那些被当时的科学家宣布为“不可能”的科技,如今又有多少已经发展成为我们日常生活中的一部分?同时正是基于在自己的人生历程中,已经一次又一次目睹了看起来不可能的事情成为确定无疑的科学事实,加来道雄将“不可思议”的事物划分为三个类别:

第一类,他称为“一等不可思议”:现在不可能实现,但是它们并不违背已知的物理学理论。它们有可能在21世纪或22世纪以改良后的形式成为可能,它们包括隐形传送、反物质发动机、某些形式的心灵感应、意志力和隐形。

第二类,他定义为“二等不可思议”:它们是一些游走于我们现在了解的物理学领域边缘的技术,人类或许能在一千年或数百万年后真正弄明白它们。它们包括时间机器、超空间旅行和穿越虫洞。

第三类,他称为“三等不可思议”:它们是一些违背人们现在已知的物理学定律的技术。如果它们最终被证实有可能实现,那么将标志着我们对于物理学的认识发生了根本性转变。

加来道雄之所以感到这个分类至关重要,是因为科幻小说中有如此之多的科技被科学家不屑地视为全然不可能,然而他们事实上想说的是:这些科技对于如人类这般“原始”的文明而言是不可能的。如果我们通过某种途径遇见一种比我们领先100万年的文明,他们的常用科技对我们来说是否会显得“像魔法一样”?某些事物会仅仅因为在今天是“不可能的”,就在未来的数百年或百万年中仍旧是不可能的吗?

在《人类的未来》一书中,也有数个篇章探讨了诸多包含科幻意味的前沿科学话题,例如,会不会出现不受约束的、可自我复制的机器人,反物质飞船、太空电梯是否能够建成,数字化永生、基因改造的“超人类”将给人类社会带来哪些影响,等等。

有些人通过个人利益、个人关系或个人经历寻求自己人生的意义。然而,在加来道雄看来,能有幸得到领悟自然终极奥秘的智慧,才能赋予生命充分的意义。从个人角度而言,致力于发现一种最终能够回答当今科学领域一些最困难的“不可思议”问题的“终极理论”,着实让他感到兴奋。“我仍然陶醉于我与不可思议的事物的终身恋爱,并且想知道这些不可思议的事物中是否有一些能进入日常生活的范畴。”

加来道雄知识广博、学养深厚、思想旷达,对科学的本质洞察入微,对科学的思维方式有着精深的理解。这也使得他的作品往往立意高远、视野开阔、引人入胜,呈现出多姿多彩的科学景象。在我看来,《人类的未来》便是这样一部耐人寻味的佳作。尹传红《科普时报》总编辑、中国科普作家协会常务副秘书长序言

大约7.5万年前的一天,人类几乎就灭绝了。

发生在印度尼西亚的一场惊天动地的火山喷发将一团巨大的火山灰送上了天空,火山岩屑覆盖了几千英里。这次多巴火山的喷发是如此猛烈,是过去2500万年时间里最猛烈的火山喷发事件。它不可思议地把670立方英里的灰尘喷入了大气层,致使马来西亚和印度的大片地区被30英尺厚的火山灰覆盖。最终,这些有毒的烟尘还飘到了非洲,仿佛留下了一条死亡和毁灭的轨迹。

想象一下,这次灾难性事件所引发的混乱。我们的祖先生活在炙热的和被火山灰云层遮挡的暗淡太阳的恐怖环境中。许多人因这些烟尘窒息而亡或被毒死。之后,温度急剧下降,引发了一季“火山寒冬”。人们眼睁睁地看着植物和野生动物相继死去,留下了一派荒凉且毫无生气的景象。人们和动物需要在荒凉的土地上四处寻觅一点点食物残渣,结果大多数人被饿死了。看上去就像整个地球正在死去。少数幸存者只有一个目的:从世界的死亡之地逃走,逃得越远越好。

这次灾荒的残酷证据也许能从我们的血液中找到。

遗传学家已经注意到一个奇特的事实,那就是任何两个人都有几乎相同的DNA(脱氧核糖核酸)。相比之下,任何两个黑猩猩所携带的基因之间的差异都比整个人类群体之间的差异大。从数学上看,解释这种现象的一个理论是,假设在那次火山爆发时大部分人都死了,只留下了我们中的一小部分——大约2000人。出乎意料的是,这群肮脏、衣衫褴褛的人将成为古代的亚当和夏娃,他们的后代最终遍布整个地球。我们所有人几乎都是另一个人的克隆体,是一小群强壮人类后代的兄弟或姐妹,这群人少到可以很轻松地被一家现代旅馆的舞厅容纳。

当他们艰难地穿越贫瘠的地带时,他们根本没想过有一天自己的子孙后代会占领我们这个星球的每一个角落。

今天,当我们畅想未来时,我们发现7.5万年前发生的那一幕实际上可能是未来大灾难的一场大彩排。我是在1992年回想起这些的,当时我听到了一个令人震惊的消息:一颗环绕着遥远恒星运转的行星首次被发现。有了这个发现,天文学家就可以证实在太阳系之外也存在行星。这是我们了解宇宙模式的重大转变。但当我听到接下来的消息时又十分悲伤:这颗陌生星球环绕的是一颗死亡的恒星——一颗脉冲星,它经历过一次超新星爆发,很可能毁灭了住在那颗行星上的所有生物。科学已知的任何生物都无法禁受邻近恒星爆发时所产生的毁灭性核能量冲击波。

意识到了他们的母恒星正在死亡后,我想象那颗星球上的一种文明紧急集合起一支庞大的宇宙飞船舰队,可以把他们运送到另一颗恒星系统上。那颗星球上绝对是一片混乱,人们处于极度的恐慌和绝望之中,拼命往上爬,并抢占即将起飞的飞船上的最后几个座位。我想象着当他们的母恒星爆发时,那些被抛在后面的人感受到的恐惧。

这像物理定律一样无法逃避,有一天,人类也会面对某种类型的灭绝性事件。但是我们会像我们的祖先一样,疾驰向前,坚定地生存下来并走向繁荣吗?

如果我们能够细数所有在地球上存在过的生命形式,从微生物细菌到高耸入云的森林、笨拙的恐龙和雄心勃勃的人类,我们会发现超过99.9%的物种最终都灭绝了。这意味着物种灭绝是一种常态,这种可能性已经重重地压在我们身上。当我们挖开我们脚下的土壤,直到地下的化石,我们看到许多古代生命形式存在的证据。然而它们只有很少一部分存活到了今天。数以百万计的物种曾经在我们之前出现,它们也曾有过繁荣的日子,之后凋零,最终走向死亡。这就是生命的故事。

无论我们多么珍视那些浪漫动人的落日景色,海洋微风的清新味道,还有那夏日的温暖,总有一天它们都会结束,然后这颗星球将不再适合人类生物居住。大自然终将如此对待我们,就像它对待所有其他灭绝的生命种类一样。

地球上生命印迹的悠久历史显示,当面对一种恶劣的环境时,生命体将不可避免地面对三种选择——离开那种环境,改变适应那种环境或者接受死亡。但是如果我们用更长远的眼光来看就会知道,我们终将面对一场巨大的灾难,这场灾难是任何形式的改变或适应都不可能改变的。我们必须离开地球或者等待毁灭。没有其他的出路。

这些灾难曾经在过去反复出现,未来,它们的出现也将不可避免。地球已经经历了5次大型灭绝过程,每一次都有超过90%的生命形式从地球上消失。只要太阳还会升起,昼夜还在交替,更多的灾难就不可避免。

在几十年的时间里,我们面临的威胁并非来自自然界,而很大程度上是由我们自身的愚蠢和短视造成的。当地球的大气层与我们敌对时,我们就会面临全球变暖的威胁。我们面临现代战争的威胁,因为核武器在全球最不安定的一些区域扩散。我们面临微生物武器的威胁,如通过空气传播的埃博拉病毒,它可以通过一次简单的咳嗽或喷嚏来传播,这就已经可以毁灭多达98%的人类。此外,我们面临的人口大爆炸正以不可思议的速度消耗着资源。人类也许会在某一时刻超过地球的承载能力,我们会发现自己置身于生态学的末日战争,争夺着地球上仅剩的资源。

除了我们自己制造的灾难,还有自然灾难,我们一点儿办法也没有。在一个上千年的时间跨度内,我们面临另一个冰河时期的开始。在过去的10万年里,地球的表面被厚达半英里的冰层覆盖。那种阴郁冰冷的陆地环境致使许多动物灭绝了。之后,在1万年前,天气开始转暖。这段短暂的温暖时期迎来了现代文明的出现,人类抓住这一时期繁衍兴旺起来。但是这个繁荣发生在一个间冰期,也就意味着我们很可能在未来几万年的时间里将进入下一个冰河时期。当它来临时,我们的城市会消失在雪山之下,文明也会被冰川毁灭。

我们还会面临黄石国家公园下的超级火山从长久的休眠中苏醒的可能性,火山爆发会令美国支离破碎,并将地球湮没在令人窒息的有毒烟尘云和岩屑残渣中。之前的火山爆发分别发生于63万年、130万年和210万年前,每次喷发大约间隔70万年。因此,我们预期下一次火山大爆发会在接下来的10万年内发生。

在以百万年为单位的时间尺度上,我们还面临被流星或彗星撞击的危险,就像6500万年前恐龙灭绝的那次一样。那个时候,一块大概6英里的岩石坠入了墨西哥的尤卡坦半岛,天空中腾起了巨量炙热的碎片,之后它们如雨水般落回地球。随着多巴火山的爆发,更大的尘埃云最终使太阳光变得暗淡,使全球温度下降。植物的凋零使食物链断裂。植食性恐龙被饿死,很快便轮到它们的肉食性表亲。最终,地球上90%的生命形式在那场灾难性事件中灭亡了。

几千年来,我们快乐地无视这样一种现实:地球飘浮在一群具有潜在死亡威胁的岩石中间。直到最近几十年,科学家才开始测算出一次巨大撞击的真正威力。我们现在知道存在几千个与地球轨道相交的近地天体,它们威胁着我们星球上的生命。截至2017年6月,有16294个近地天体被记录下来。但这些仅仅是我们已经发现的,天文学家估计,太阳系可能有几百万颗未标记的天体会经过地球。

我曾经就这一问题采访过已故的天文学家卡尔·萨根,询问他对这种威胁的看法。他向我强调,“我们生活在一个宇宙的打靶场中”,被潜在的危险包围着。他告诉我,一颗小行星早晚会撞击地球,一切只是时间问题。如果我们能以某种方式照亮这些小行星,我们将看到夜空中布满数千个具有威胁的亮点。

即使我们避开了所有这些危险,也有另一个更加巨大的危险。从现在起的50亿年后,太阳将会膨胀成一颗红色巨星占据整个天空。太阳将会非常巨大,地球的轨道也会处于这个火焰球的体内。在这个火球的炙热能量下,生存将不再可能。

不像这颗星球上其他的生命形式,它们只能被动地听天由命,我们人类是自己命运的主宰者。幸运的是,我们现在正在研发各种工具,以抵御自然的逆境,让我们不会成为注定灭绝的99.9%的生命形式之一。在本书里,我们将遇到一些有能量、有远见,还有资源来改变人类命运的先驱者。我们也将遇到一些梦想者,他们相信人类能在外太空生存并繁衍。我们将分析一些技术上的革命性进步,正是它们,将使我们离开地球并在太阳系其他地方甚至更远的地方定居成为可能。但如果说有什么是我们能以史为鉴的,那就是人类在面对威胁生命的危机时,会迎难而上并达到更高的目标。从某种意义上讲,探索精神就在我们的基因里,是我们灵魂里与生俱来的东西。

但现在我们面临的大概是有史以来最艰难的挑战:离开地球的范围并在外太空畅游。物理定律说得很清楚:我们将不得不直面威胁我们生存的全球性危机,或早或晚。

生命太珍贵了,不能都放在一个星球上,任由其被小行星撞击的危险摆布。

萨根告诉我,我们需要一个保险机制。他总结说我们应该成为一个“两星球物种”。换句话说,我们需要一个后备计划。

在这本书里,我们将涉及历史、挑战,还有摆在我们面前可能的解决方法。这条道路注定不会平坦,必定充满挫折,但我们没有选择。

从大约7.5万年前的最近一次灭绝来看,我们的祖先冒险向前并开始移民整个地球。我希望,本书能拟定我们在将来不可避免遇到的障碍,指出征服它们的必需步骤。也许我们的命运是成为一个多星球物种,居住在星际。前言成为多星球物种

如果我们的长期生存受到威胁,那么去其他世界冒险是我们对人类的基本责任。——卡尔·萨根

恐龙灭绝了,因为它们没有太空计划。如果我们也因为没有太空计划而灭绝,那么,活该。——拉里·尼文

小时候,我读过艾萨克·阿西莫夫的《基地三部曲》。它被誉为科幻史上最伟大的传奇之一。阿西莫夫让我惊叹的,不是他对激光枪战争以及与外星人太空大战的描写,而是那个简单却深邃的问题:人类文明将在5万年后走向何方?我们的终极命运是什么?

在他开创性的三部曲中,阿西莫夫描绘了一幅横跨银河系的人类图景,数百万个有人居住的行星被一个巨大的银河帝国维系在一起。我们已经到达异常遥远的地方,这个伟大文明诞生的最初家园的坐标,已经消失在史前时代的迷雾中。而在整个星系中分布着那么多先进社会,有那么多人被一个复杂的经济网络联系在一起,如此巨大的样本量,使利用数学方法来预测未来成为可能,就像预测分子运动一样。

多年前,我曾邀请阿西莫夫博士到我的大学演讲。听了他充满智慧的话,我对他渊博的知识感到惊讶。而后,我问了一个我从小就感兴趣的问题,是什么启发了他写作“基地”系列小说,他是如何想到一个包含了整个银河系的巨大主题的。他毫不犹豫地回答说,灵感来自罗马帝国的兴衰。在帝国的故事中,人们可以看到罗马人的命运如何终结在动荡的历史中。

我开始考虑人类是否也有自己的宿命。也许我们的宿命是最终创造一个跨越整个银河系的文明,也许我们的命运真的在恒星之间。

在更早的时候,奥拉夫·斯塔普尔顿就在其开创性的小说《造星者》中探讨过阿西莫夫作品的许多主题。在这部小说中,我们的主角幻想着他以某种方式在太空翱翔,一直到达遥远的行星。他用纯意念飞越整个星系,从一个恒星系统漫游到另一个恒星系统,见证了奇异的外星帝国。他们中的一些人走向伟大,开创了和平与富足的时代,一些人甚至用他们的宇宙飞船创造了星际帝国。另一些人则在痛苦、冲突和战争中走向毁灭。

斯塔普尔顿小说中的许多革命性概念,都融入了后来的科幻小说中。例如,《造星者》中我们的主角发现,许多超级先进的文明故意向低等文明隐藏自己,以防止他们的先进技术意外地影响低等文明。这一概念与“星际迷航”系列中的联邦的指导原则之一——最高指导原则相一致。

我们的主角也遇到了一个很复杂的文明,它的成员将其母恒星包围在一个巨大的球体中,以充分利用它的能量。这一概念后来被称为“戴森球”,现在已是科幻小说的主要题材之一。

他遇到了通过心灵感应相互联系的种族。他们中的每个人都知道别人的隐秘想法。这一想法早在《星际迷航》的博格种族之前就已经存在了,而在那里,每个人的精神都是相通的,并且服从于母体(Hive)的意志。

在小说的结尾,他遇到了造星者本人——一个创造和调整整个宇宙的仙人,而每个宇宙都有自身的物理定律。我们的宇宙只是多重宇宙中的一个。在敬畏中,我们的主角见证了造星者的工作,他召唤出新的、令人兴奋的王国,抛弃那些令他不悦的王国。

对那个连收音机都被认为是科技奇迹的时代来说,斯塔普尔顿的这部开拓性的小说令人震惊。在20世纪30年代,实现太空文明的想法似乎是荒谬的。在那个时代,螺旋桨驱动的飞机是最先进的交通工具,它好不容易才能在云层上面冒险,所以飞向星星的可能性遥不可及。《造星者》立即获得了成功。阿瑟·C.克拉克称它是迄今为止已出版的科幻小说中最优秀的作品之一。它激发了整整一代战后科幻小说作家的想象力。但在普通大众中,这部小说很快就被遗忘在“二战”的混乱和野蛮之中。在太空中寻找新的行星

现在,“开普勒号”宇宙飞船(或开普勒太空望远镜)与地球上的天文学家团队已经发现了大约4000颗行星围绕着银河系其他恒星运行,人们开始想知道斯塔普尔顿所描述的文明是否真的存在。

2017年,NASA(美国国家航空航天局)的科学家发现了7颗地球大小的行星在围绕一颗邻近恒星运行,它们与地球的距离仅为39光年。在这7颗行星中,有3颗离母恒星足够近,可以形成液态水。很快,天文学家就能确定它们以及其他行星上是否具有含水蒸气的大气。由于水是一种“通用溶剂”,是能混合构成DNA分子的有机化学物质,科学家也许能够证明,存在生命的条件在宇宙中是很普遍的。我们也许正处在寻找行星天文学的圣杯——外层太空中地球孪生兄弟的边缘。

大约在同一时间,天文学家又有了另一项能改变游戏规则的发现:在比邻星(Proxima Centauri)周围,发现了一颗地球大小的行星比邻星b(Proxima Centauri b)。而比邻星距离我们只有4.2光年,是离太阳最近的恒星。科学家一直推测,这颗恒星将是最早被探索的恒星之一。

太阳系外行星这本巨大的百科全书几乎每星期都在更新,这些行星只是其中新增添的一些条目。百科全书中包含奇特的、不寻常的恒星系统,连斯塔普尔顿都只在梦中见过,其中包括4颗或更多的恒星彼此旋转的系统。许多天文学家认为,如果你能想象出任何奇异的行星形成方式,那么它就可能存在于银河系的某个地方,只要它不违反什么物理定律。

这意味着我们可以粗略计算出银河系有多少个地球大小的行星。由于银河系拥有大约1000亿颗恒星,因此仅在我们的星系中就可能有200亿颗类地行星围绕着类似太阳的恒星运行。而可以用仪器观测到的星系有1000亿个,因此可以估计,在我们可见的宇宙中,地球21大小的行星有惊人的2×10个。

意识到银河系中可能充满了宜居行星,你大概再也不会以同样的方式仰望夜空了。

一旦天文学家找到这些地球大小的行星,下一个目标将是分析它们大气中的氧气和水蒸气,因为这是生命的标志。同时还要接收它们的射电信号,因为这标志着一个智慧文明的存在。这样的发现将会是人类历史上最伟大的转折点之一,堪比驭火。它不仅会重新定义我们与宇宙其余部分的关系,还将改变我们的命运。太空探索的新黄金时代

所有这些已经发现的系外行星,以及新一代梦想家带来的新奇想法,正在重新点燃公众对太空旅行的兴趣。最初,推动太空计划的是冷战和超级大国的竞争。公众并不反对我们惊人地把美国联邦预算的5.5%花在阿波罗登月计划上,因为当时美国的威望受到了挑战。然而,这种狂热的竞争不可能一直持续下去,而且经费最终也崩塌了。

美国宇航员上一次登上月球大约是45年前。现在,土星5号火箭和航天飞机都已经被肢解并成了博物馆和垃圾堆里锈迹斑斑的碎片,它们的故事也在布满灰尘的历史书中渐渐失去吸引力。在之后的时间里,NASA被批评为“哪里也不去的局”。它的轮子转了几十年,大胆地去了每个人都去过的地方。

但是经济状况已经开始改变。太空旅行的价格一度太高,以致国家预算瘫痪。但现在它已经稳步下降,很大程度上是因为越来越多的企业带来了能源、资金和热情,由于对NASA缓慢的步伐失去耐心,埃隆·马斯克、理查德·布兰森和杰夫·贝索斯等亿万富翁已经打开他们的支票夹,开建新的火箭。他们不仅是为了赚钱,更是想实现飞向星星的童年梦想。

现在,国家的意志正在复苏。问题不再是美国是否将会把宇航员送到那颗火星上去,而是什么时候。美国前总统巴拉克·奥巴马声明,宇航员大约会在2030年之后踏上火星表面,现任总统唐纳德·特朗普则要求NASA加快进度。

能够进行星际旅行的舰队火箭和太空舱,比如NASA的太空发射系统(SLS)推进火箭和“猎户座号”太空舱,以及埃隆·马斯克的“战隼号”重型运载火箭和“龙号”太空舱,已经处于早期测试阶段。它们将会载重升空,载着我们的宇航员到月球、小行星、火星,甚至更远的地方。事实上,这一任务产生了如此多的宣传和热情,围绕它已经展开了竞争。不同团队在争夺在火星土壤上插上第一面旗帜的机会,火星上也许会发生交通堵塞。

有些人曾写道,当探索宇宙在被忽略了几十年后再次成为国家议程中激动人心的一部分时,我们进入了一个太空旅行的新黄金时期。

展望未来,我们能看到科学家如何改变太空探索的轮廓。由于现代科技在很大范围上的革命性发展,我们现在能推测我们的文明有一天能进入外太空,在其他行星上创建类似地球的环境,并实现在恒星间的旅行。虽然这是一个长期的目标,但现在有可能给出一个合理的时间表,并预测收获每一个宇宙里程碑的时间。

在这本书里,我将研究实现这一宏伟目标的必需步骤。但是发现我们的未来如何被展开的关键,是理解所有这些奇迹般的进展背后的科学。技术革命的浪潮

考虑到我们面前有如此长足的科学进步,这可能有助于展望人类历史的广阔前景。如果我们的祖先能够看到今天的我们,他们会怎么想?人类在大部分的历史里都过着恶劣的生活,在一个充满敌意、不受关注的世界里挣扎,那时的人类寿命估计只有二三十年。我们通常是流浪者,把我们所有的财产背在背上。每天为了获得食物和一处藏身之所而挣扎。我们生活在不间断的恐惧中——恶毒的捕食者、疾病和饥饿。但是如果我们的祖先能看到今天的我们,可以瞬间跨过整个地球发送图片,用火箭把我们带到月球甚至更远的地方,还有自动驾驶的汽车,那么他们可能会认为我们是巫师和魔术师。

从历史上看,科学的革新是一波一波地出现的,往往随着物理学的进展一步步地展开。在19世纪,建立了机械和热力学理论的物理学家使第一波科学技术浪潮成为可能。这让工程师能制造出蒸汽机,带来火车头和工业革命。这项意义深远的技术变革使得文明从无知的诅咒、辛苦的劳作和贫困中脱离出来,把我们带入机械时代。

在20世纪,掌握了电磁规律的物理学家引领了第二次浪潮,由此开创了电气时代。这使得我们城市的电气化成为可能,出现了发电机、电视、收音机和雷达。第二次浪潮催生了现代的太空项目,使我们登上了月球。

在21世纪,第三次科学浪潮以高科技的形式出现,以发明晶体管和激光的量子物理学家为先锋。这使得超级计算机、互联网、现代电信、GPS(全球定位系统)和微小芯片的爆炸式出现成为可能,它们已经渗透我们生活的方方面面。

在本书中,我将讲述那些带我们探索行星甚至更远恒星的技术。在第一部分,我们会讨论如何建造一个永久的月球基地还有移民火星,并创建类似地球的生存环境。为了做到这些,我们必须开拓第四次科技浪潮,它由人工智能、纳米技术和生物技术组成。在火星上建立生存环境的目标超过了我们今天的能力,但是22世纪的技术将会让我们把这个荒凉、寒冷的沙漠变成一个可居住的世界。我们将会考虑使用可自我复制的机器人,高强度、轻便的纳米材料,以及生物工程作物,以大幅降低成本,使火星成为一个真正的天堂。最终,我们将超越火星,并在小行星和气体巨行星木星和土星的卫星上建立定居点。

在第二部分,我们将展望一个能飞出太阳系并探索周围恒星的时代。又一次,这项任务超越了我们当前的技术,但第五次技术浪潮将会使其成为可能,如纳米飞船、激光帆、冲压喷气聚变发动机、反物质发动机。NASA已经资助了实现星际旅行所必需的物理研究。

在第三部分,我们将分析为了在群星中找到一个新家需要对我们的身体进行的改造。一场星际旅行可能要花费数十年甚至几个世纪,因此可能需要通过基因帮我们延长在遥远太空中生存的时间,也许是通过延长人类的寿命来实现。尽管长生不老泉在今天还不现实,但科学家已经在研究一些潜在可能的途径使我们减缓甚至停止衰老。我们的子孙后代也许能享受某种形式的永生。此外,也许我们必须对基因进行改造,才能让身体在遥远行星的不同重力、大气成分和生态环境下生长。

多亏了人类连接体工程,它将绘制出人类大脑的每一个神经元,有一天我们也许能够把我们的连接体通过巨大的激光束发射到外太空,从而消除星际旅行中的许多问题。我把它称为激光传送,它能使我们的意识以光速自由探索星系甚至宇宙,因此我们不需要担心星际旅行中那些显而易见的危险。

如果我们上一个世纪的祖先认为今天的我们是魔术师和巫师,那么我们会如何看待一个世纪后的子孙后代?

更可能的是,我们会觉得自己的子孙后代像希腊众神。像墨丘利,能够在太空翱翔,拜访邻近的行星;像维纳斯,拥有完美不朽的身体;像阿波罗,能从太阳那里得到无限的能量;像宙斯,能够拥有精神的力量,并使自己的愿望成真。而且,他们将能够用基因工程召唤像飞马一样的神话中的动物。

换句话说,我们的命运是成为我们曾经畏惧和向之祈祷的神。科学将给予我们按照自己的意愿来重塑宇宙的方法。问题在于,我们是否拥有所罗门国王的智慧来拥有这巨大非凡的力量。

还有可能我们会接触到地外生命。我们将讨论如果遭遇了一个比我们先进百万年的文明,它们已经有能力在星系中漫游并改变时间太空的组织结构,那将会发生什么?它们可能将黑洞把玩于手中,并用虫洞来进行超光速旅行。

2016年,天文学家和媒体对太空中先进文明的猜测达到了狂热的程度。天文学家宣布,发现了某种巨大的“超级建筑”的证据,它也许像戴森球一样大,围绕着远在数光年外的一颗恒星运动。虽然证据还不够确凿,但科学家有史以来第一次正视了在外太空也许真的有先进文明存在的证据。

最后,我们还探讨了我们不仅要面对地球的终结,还要面对宇宙自身的终结的可能性。尽管我们的宇宙还很年轻,但我们能预见,在遥远的未来,我们可能会进入大冻结时期,那时温度会突降到接近绝对零度,我们所知的所有生命都可能不复存在。那时,我们的技术或许已经足够先进,能让我们离开宇宙,并通过超太空探索寻找一个新的、更年轻的宇宙。

理论物理学(我自己的专长)提出了一个观点,认为我们的宇宙可能是飘浮在由其他宇宙泡组成的多重宇宙中的一个宇宙泡。也许在多重宇宙的其他宇宙中,有一个我们的新家园。凝视众多的宇宙,也许我们能揭示造星者的宏大设计。

因此,科幻小说中那些曾被认为是空想家过热想象力的副产品的惊人设想,有一天也许会成为现实。

人类即将展开可能最伟大的一次冒险。阿西莫夫和斯塔普尔顿的猜想与现实之间的鸿沟,也许会被科学中惊人和快速的发展填补。而当我们离开地球时,我们飞往外星的漫长旅行的第一步就开始了。正如古代中国谚语所说,千里之行,始于足下。这个飞往外星的旅行从第一艘火箭开始。第一部分离开地球第1章准备起飞(发射)

无论是谁坐在这个世界上最大的氢氧燃料堆上,并知道他们将在下面点火,却一点儿都不着急,那这个人根本就没有搞清楚状况。——宇航员 约翰·杨

1899年10月19日,一个17岁的少年爬上了一棵樱桃树,然后灵光一现。他刚刚读了赫伯特·乔治·威尔斯的《世界大战》(War of the Worlds),对书中火箭可以载着我们探索宇宙的想法感到激动。他想象着,如果能够造出一个飞到火星并以探索这颗红色星球为使命的设备,那该多么美妙。当他从树上爬下来的那一刻,他的生命被彻底改变了。这个男孩一生都在致力于制造一艘火箭,因为这能使他的梦想成为现实。在生命余下的时间里,他都将铭记10月19日这一天。

他的名字是罗伯特·戈达德。他不断完善第一艘液体燃料多级火箭,让这项改变人类历史进程的项目运转了起来。齐奥尔科夫斯基:一位孤独的梦想家

尽管孤独、贫穷,还遭到同行的嘲笑,但始终在逆境中前行并为太空旅行打下基础——戈达德是少数几位受到如此待遇的先驱之一。在这些远见卓识者中,有一位就是伟大的火箭科学家康斯坦丁·齐奥尔科夫斯基,他建立了太空旅行的理论基础,并为戈达德铺平了道路。齐奥尔科夫斯基生活得很清贫,靠在学校当老师勉强度日。年轻时,他大部分时间都泡在图书馆里,如饥似渴地阅读科学文献,学习牛顿的运动定律,并把它们应用到太空旅行上。他的梦想是到月球和火星旅行。在没有科学团队的帮助下,他凭一己之力推导出了火箭的数学原量、物理现象和机械运动,他计算了地球的逃逸速度,即逃离地心引力所需的速度是每小时2.5万英里。这比他那个时代靠马来实现的每小时50英里的速度快太多了。

1903年,他发表了著名的火箭方程,让人们可以通过火箭的重量和燃料来计算它的最大速度。这个方程揭示了速度和燃料之间的指数关系。一般来说,我们会假设,如果想让火箭的速度加倍,你可以简单地增加一倍燃料。然而,你需要的燃料消耗量是随着速度变化呈指数增长的,所以额外提高速度需要大量的燃料。

这个指数关系非常清楚地说明,你需要大量的燃料才能离开地球。通过这个公式,齐奥尔科夫斯基第一次计算出了去月球所必需的燃料数量,但这离真正实现他的梦想还有很远的距离。

齐奥尔科夫斯基的指导哲学是:“地球是我们的摇篮,但是我们不能永远待在摇篮里。”而且他信奉宇宙论,该理论认为,人类的未来就是探索外太空。他在1911年写道:“让一个人的脚踏上小行星的土地,亲手从月球上捡起一块石头,在太空建造移动的空间站,在地球、月球和太阳周围组织起宜居带,以几十英里的距离观察火星,然后降落在它的卫星上,甚至降落在它的表面——还有比这更疯狂的事吗!”

齐奥尔科夫斯基太贫穷,无法使他的数学方程转变成真实的模型。接下来的工作由罗伯特·戈达德接手。他真的建造了火箭原型,并在日后成为太空旅行的基础。罗伯特·戈达德:火箭研究之父

当他还是个孩子时,罗伯特·戈达德就对科学产生了兴趣。他目睹了家乡的电气化过程,由此相信科学将会彻底改变我们生活。他的父亲支持他发展自己的兴趣,给他买了望远镜、显微镜,还给他订了《科学美国人》(Scientific American)杂志。一开始,他用风筝和气球做实验。有一天,当他在图书馆读书时,无意中发现了艾萨克·牛顿著名的《自然哲学之数学原理》(Principia Mathematica)一书并学习了移动规律。他的注意力很快就转移到把牛顿定律应用到火箭科学上。

通过引入三项创新,戈达德把这种好奇心系统地变成一个有用的科学工具。首先,戈达德试验了不同种类的燃料,并意识到粉末燃料是低效的。中国人在几个世纪前就发明了火药并将其用在火箭上,但是因为火药的不均匀燃烧,这种火箭基本上就是玩具。他的第一项天才工作就是用液体燃料替换了粉末燃料。液体燃料可以被精确地控制,因此可以清洁稳定地燃烧。他制造了一个带有两个燃料箱的火箭。其中一个燃料箱装着燃料,比如酒精;另一个装着氧化剂,比如液氧。这些液体通过一系列的管道和阀门被注入点火室,在精准控制的情况下发生爆炸,其能量能推动一艘火箭升空。

戈达德意识到,随着火箭升入天空,它的燃料会逐渐耗尽,燃料箱就没用了。于是他的下一项创新是提出了多级火箭,也就是丢掉用光了的燃料箱,这样做能在太空旅行中减少一些静态负载。这极大地增加了它们的航程和效率。

他的第三项创新是引入陀螺仪。陀螺仪一旦开始自转,它的轴总是指向同一个方向,即使你干扰它。例如,如果开始时它的轴指向北极星,你将它调转方向,那么它的轴会继续指向北极星的方向。这意味着,如果一艘航天飞船的航线发生偏离,那么可以调整火箭来弥补这个偏航,然后使它回归初始路线。戈达德意识到,可以使用陀螺仪来帮助火箭保持航线。

在1926年,他创造了历史,首次成功发射了一艘液体燃料火箭。它上升到41英尺的高度,飞行了2.5秒,在184英尺外的卷心菜田地里着陆。(这个确切着陆地点现在是每个火箭科学家的圣地,并且已经被评为美国国家历史名胜。)

戈达德在克拉克大学的实验室中构建起所有化学火箭的基本构架。我们今天从发射台看到的雷鸣般的巨兽,就是他建造的原型的直系后代。面对嘲笑

尽管取得了成功,戈达德还是成了媒体嘲笑的理想对象。当1920年他认真考虑太空旅行的消息被传出后,《纽约时报》发表了一篇批评文章,其尖酸刻薄的程度可能会击垮任何心理脆弱的科学家。《纽约时报》嘲讽道:“那位戈达德教授坐在他克拉克大学的‘椅子’上……不知道作用力与反作用力的关系,也不知道需要有些比真空更好的东西来产生反作用,也就是说那很荒唐。当然,他看起来只是缺乏一些在中学里学的日常的知识。”然后在1929年,当他发射了一艘火箭后,伍斯特当地的报纸列出了一个带有侮辱性的标题:月球火箭偏离目标238799.5英里。显然,《纽约时报》和其他人并不理解牛顿的运动定律,而且错误地认为火箭不能在外太空的真空环境里运动。

牛顿第三定律指出,每一个作用力都存在一个大小相等并方向相反的反作用力。这决定了太空旅行可能实现。这个定律任何一个孩子都知道。只要他吹一个气球,然后松开手,就能看到气球不规则地飞出去。这个作用力是突然从气球里冲出去的空气,反作用力就是气球自己向前的运动。类似地,在一艘火箭里,作用力就是从尾端喷射出的热气体,而反作用力就是推动火箭向前运动的推力,即便在太空的真空环境中也是如此。

戈达德于1945年去世,没有机会看到1969年“阿波罗号”登月后《纽约时报》编辑写的道歉声明。他们写道:“现在清楚确定了火箭在真空中也可以像在大气层中一样工作。《纽约时报》对自己的错误感到懊悔。”为了战争与和平的火箭

在火箭科学发展的第一阶段,我们有像齐奥尔科夫斯基这样的梦想家,他计算出了太空旅行的物理和数学原理。在第二阶段,我们有像戈达德那样的人,能实际制造出这些火箭的第一代原型。在第三阶段,火箭科学家引起了政府的注意。韦纳·冯·布劳恩重拾前辈们的方案、梦想和模型,先是在德国政府后是在美国政府的支持下,制造出巨大的火箭,成功地把我们送上月球。

所有火箭科学家里最有名的一位出身贵族。韦纳·冯·布劳恩男爵的父亲是魏玛共和国时期德国的农业部长,他的母亲祖上可以追溯到法国丹麦、苏格兰和英格兰的皇室。冯·布劳恩在孩童时期颇有钢琴天赋,甚至还创作过原创音乐作品,他可能差一点儿就成了一位有名的音乐家。但自从他的母亲送给了他一架望远镜起,他的命运随之改变。他开始对太空着迷。他如饥似渴地阅读科幻小说,并深受装有火箭推进器的汽车创下的速度纪录的启发。12岁的一天,他把一组烟花绑到了一个玩具车上,然后点燃了烟花,这在柏林拥挤的大街上制造了一场混乱。他非常高兴地看到玩具车像火箭一样飞了起来。然而,警察对此可没什么好印象。冯·布劳恩被拘留了,但由于他父亲的影响力又被释放了。若干年后,他激动地回忆:“那超乎我最大胆的想象。玩具车疯狂地颠簸着,喷出的烟火轨迹像一颗彗星。当烟花烧尽后,最后的闪烁像一次壮丽的霹雳,玩具车剧烈翻滚后停了下来。”

冯·布劳恩承认,他数学一直不是非常好。但是,想要完成火箭的动力驱使他掌握了微积分、牛顿定律,还有太空旅行的机械学。他曾经告诉他的教授:“我计划到月球去旅行。”

他成为一名物理专业研究生并在1934年拿到了博士学位。但是他的大部分时间都花在了柏林火箭爱好者协会上,那是一个利用业余时间在城区外300英亩的荒地上建造和测试火箭的组织。那一年,他们的协会成功地将一艘火箭升到空中,并飞行了2英里。

冯·布劳恩本来也许会成为德国某所大学的一名物理学教授,撰写关于天文学和航天学的研究文章。但空气中弥漫着战争的味道,所有德国的社会组织,包括大学在内,都被军事化了。与他的前辈罗伯特·戈达德不同,他向美国军方申请经费被拒绝了,却在纳粹政府那里得到完全不同的待遇。德国相关军需部门一直在寻找新式战争武器,它们注意到了冯·布劳恩,并为他提供了充足的基金。他的工作过于敏感,以至他的博士论文被军方列为机密,直到1960年才发表。

据各方面的说法,冯·布劳恩是不关心政治的。火箭科学是他的爱好,如果政府资助他的研究,他就会接受。纳粹向他承诺的是:由他管理一项建造未来火箭的巨大工程,预算几乎无上限,他还可聘请精英的德国科学家。这是他一生的梦想。对冯·布劳恩而言,被邀请加入纳粹党甚至党卫军只是政府工作者的通行仪式,并不是他的政治表达。但是当你与魔鬼做了交易,魔鬼总是会索取更多。V–2火箭的升空

在冯·布劳恩的带领下,齐奥尔科夫斯基杂乱的手稿和草图,还有戈达德制造的火箭原型,变成了V–2火箭(复仇武器2型火箭)。这种先进的战争武器可以炸掉整个城市街区,使伦敦和安特卫普陷入恐惧。V–2型火箭的强大令人不可思议。它使戈达德的火箭相形见绌,让它看着就像玩具一样。V–2火箭直立起来有46英尺高,2.76万磅重。还有着惊人的速度:每小时3580英里,能达到的最高高度大约是60英里。它能以三倍的音速击中目标,除了在打破音障时发出两声刺耳的响声外,没有任何警告。它的射程范围达到了200英里。反制措施对它无效,因为没有人能跟踪它,也没有飞机能追上它。

V–2创造了多项世界纪录,碾压了过去在火箭速度和航程方面的所有成就。它是第一个远程的弹道制导导弹,第一艘打破音障的火箭。最令人印象深刻的是,它还是第一艘冲破了大气层边界并进入外太空的火箭。

英国政府官员被这种先进的武器搞得惊慌失措,不知道该说什么。他们编造故事说所有这些爆炸都是由煤气管道故障造成的。但是因为这些恐怖的爆炸明显来自天上,所以公众讽刺地称呼它们为“飞翔的煤气管道”。直到纳粹宣布是他们向英国投放了一种新式战争武器后,温斯顿·丘吉尔才被迫承认英格兰已经被火箭袭击了。

突然,欧洲及西方文明的未来,似乎就掌握在冯·布劳恩带领的这一小群与世隔绝的科学家手中。战争的恐怖

德国新式武器的成功带来了巨大的人员伤亡。超过3000枚V–2火箭被投向盟军,造成9000人死亡。据估计,死亡的人数甚至要更高——至少有1.2万人,还有在奴隶集中营里制造V–2火箭的囚犯们。魔鬼想要得到回报,但冯·布劳恩意识到这一点时已经太晚了。

当他看到火箭的制造地时被吓坏了。冯·布劳恩的一个朋友引用他的话说:“这就是地狱。我的第一反应是找党卫军的人谈谈,却被严肃而不留情面地告知应该管好自己的事,否则就会发现自己穿着同样的条纹服!……我意识到任何以人道理由解释的尝试都是无效的。”当被问到冯·布劳恩是否批评过死亡集中营时,他的另外一个同事回答道:“我认为,如果他说过就会被就地枪决。”

冯·布劳恩成了自己协助创造的恶魔的爪牙。1944年,当战事处于困境时,有一次他在宴会上喝醉了,然后谈起战争进行得不怎么好,他只想做火箭方面的工作。他后悔它们被用来当作武器而不是宇宙飞船。不幸的是,宴会上有一名间谍,他将布劳恩酒后说的话报告给了政府,然后布劳恩就被盖世太保抓了起来。有两周时间,他被关在波兰的牢房里,不知道是否会被枪决。其他的指控,包括他曾是共产党的同情者的传言,也在这个时候被公开。一些官员担心他会叛逃到英格兰,并破坏V–2火箭。

最终,阿尔贝特·施佩尔直接向希特勒求情,救了冯·布劳恩的命,因为他认为冯·布劳恩对V–2的工作仍然至关重要。

在那个时代,V–2火箭太先进了,其技术领先了几十年,因此直到1944年年末它才被全力投入战斗,但这已经来不及阻止纳粹帝国的倒塌了,当时苏联红军和盟军已经在柏林会师。

1945年,冯·布劳恩和他的100多名助手向盟军投降。他们连同装了300节火车车厢的V–2火箭零件被偷运回美国。这是一项名为“回纹针行动”的秘密计划的一部分,目的是将前纳粹科学家秘密引入美国。

美国军方仔细检查了V–2,它最终成了红石火箭的基础,冯·布劳恩和他助手们的纳粹记录也被“洗白”。但是冯·布劳恩在纳粹政府中非常模糊不清的角色始终困扰着他。喜剧演员莫特·萨尔用一句俏皮话总结了冯·布劳恩的职业生涯:“我寻找星星,但有时却击中了伦敦。”歌手汤姆·莱勒写了几句歌词:“火箭一旦升空,谁还在乎它们落在哪里,那不归我管了。”火箭科学和超级大国的竞争

在20世纪20年代和30年代,美国政府官员们没有认识到戈达德在他们的后院里完成了预见性的工作,因此错过了一次战略机遇。当战后冯·布劳恩到达美国时,他们第二次错过了战略机遇。20世纪50年代,他们把冯·布劳恩和他的助手搁置一边,没有给他们任何真正的关注。最终,军种间的竞争发生了。陆军在冯·布劳恩的带领下造出了红石导弹,而海军有了“先锋号”导弹,空军有了大力神导弹。

当卸下了对陆军的直接义务后,冯·布劳恩开始对科学教育感兴趣。他和华特·迪士尼制作了一系列电视动画特辑,激发了一批未来火箭科学家的想象力。在这个系列剧里,冯·布劳恩描绘了一个巨大科学项目的轮廓,其目的是登上月球以及组建能够抵达火星的舰队。

当美国的火箭项目断断续续地进行时,苏联已经遥遥领先。约瑟夫·斯大林和尼基塔·赫鲁晓夫把握住了太空项目的战略意义,并把它放到了第一位。苏联的项目是在谢尔盖·科罗廖夫的带领下完成的,他的身份一直是最高机密。多年来,他一直只是被神秘地称为“首席设计师”或“那位工程师”。苏联也吸引了一些V–2的工程师,并把他们转移到苏联。在这些工程师的带领下,苏联采用了基本的V–2设计,很快制造出一系列火箭。至此,美国和苏联军火库里的火箭都是基于对V–2火箭的修改或捆绑,而它们又都基于戈达德的开创性原型。

美国和苏联的主要目标之一都是发射第一颗人造卫星。首先提出这个概念的是艾萨克·牛顿本人。在一张著名的图表中,牛顿指出,如果你从山顶发射一颗炮弹,它将会落在山脚附近。然而,根据他的运动学方程,炮弹的速度越快,它将飞得越远。如果你能以足够快的速度发射炮弹,它将会绕着地球转一整圈并成为一颗卫星。牛顿创造了这个历史性的突破:如果你用月球替换这个炮弹,那么他的运动方程将能够精确地预言月球轨道的状态。

在他的炮弹思想实验里,他问了一个关键问题:如果苹果会落下来,月亮会不会也落下来?既然炮弹在围绕地球公转的时候会自由落下,月球也一定会自由落下。牛顿的洞察力引发了历史上最伟大的革命之一。牛顿现在可以计算炮弹、月球、行星以及几乎所有东西的运动。例如,使用他的运动定律,可以很容易证明你必须以每小时1.8万英里的速度发射炮弹,才能使它绕着地球转。

1957年10月,苏联发射了世界上第一颗人造卫星“史普尼克号”,牛顿的想象成了现实。史普尼克时代

在得知史普尼克号成功发射后,美国人受到了巨大的心理冲击,这是不可低估的。美国人很快就意识到,苏联在火箭科学领域是世界领先的。两个月后,当美国海军的“先锋号”导弹在国际电视上遭受灾难性失败时,这种羞辱感变得更加严重。我清楚地记得,小时候我问妈妈能不能熬夜看导弹发射,她不情愿地答应了。我惊恐地目睹了先锋号导弹升起4英尺,然后又落了回来,翻倒,最后在一次巨大的刺眼的爆炸中毁了它的发射台。我清楚地看到导弹顶部的头椎体,里面装有卫星,它轰然倒塌,然后消失在一团火球中。

耻辱还在继续,几个月后,先锋号的第二次发射也失败了。这成了媒体的比赛日,它们称这个导弹为“Flopnik”和“Kaputnik”(意思都是失败了的卫星)。苏联驻联合国代表甚至开玩笑说,苏联应该给美国一些援助。

为了从这次巨大的媒体打击中挽救国家声望,冯·布劳恩被命令尽快使用“朱诺I型”导弹发射一颗卫星“探索1号”。“朱诺I型”基于红石火箭,而红石火箭又是以V–2为基础的。

但是苏联手里有一大把王牌。在接下去的几年里,其创造的一系列的历史“首次”占据了新闻头条:

1957年:“史普尼克2号”首次搭载动物,一只名叫莱卡的狗进入轨道

1957年:“月球1号”成为第一艘飞越月球的火箭

1959年:“月球2号”第一次击中月球

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