《一位老工程师的前沿物理科普贴》
第41节

作者: 浅论物理
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  宇宙之大,天体间的距离用光年来尺度。这也使人类不得不在星际通讯能力方面及宇航能力上不断提出新的要求。人类如今发射的最远的探测器“先驱者10号”是经过21个月后才驶近木星完成10亿多千米的飞行任务,如今它正在向太阳系外冲击,准备到银河系中去遨游几十亿年。目前它正以20千米/秒的速度行进,但要到达最近的恒星也要几十万年时间,而这才只不过是4.3光年的距离。

  而除此之外,再离我们相对最近的恒星是猎户星座的β星,距离为540光年。人类不得不深思如何提高宇航及星际通讯的能力了。按爱因斯坦狭义相对论的理论,任何有质量的物质都不可能超过光速。仅仅5克质量的物体要想达到光速就需要15000千瓦的功率。而这时飞船在星际空间受到原子激烈的冲撞及强烈的宇宙射线带来的核辐射。远远大过核反应堆的辐射能量。

  而这如今看来难以实现的光速旅行也将在前沿物理科学量子力学的发展中不断地探索逐步争取实现。而就是光速旅行也仅仅在太阳系里可行,要想到更远的太空中去则还非得远远超过光速不可。看来以光速传递的无线电波通讯在星际通讯中从速度上也难以满足需要,但是人类不会因此望而却步,新近科研活动中的超光速的发现及超光速信息传递都说明人类正在作不断的努力。

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日期:2010-01-11 00:19:44

  人类对地球以外智慧生命的研究已经历了30多年,也希望能有机会从其它智慧生命那里学到更先进的科学技术、获得有益的帮助,了解它们如何安全渡过各种灾难生存发展到今天的。也许外星人根本就不存在,又也许是我们还不具备能找到它们的科学技术力量,人类目前从事这方面的科研活动仍然是有必要的,从中人类可以不断地全面发展科技水平、促使前沿科学的飞速发展。另外,现在天文学家已经预计50亿年后太阳会消失,甚至整个太阳系都会消失。那也就意味着人类在这以前必须为自己的继续生存而寻求出一条道路——有能力平安地搬迁到别的适合人类生存的星球上去,别无选择。

   2009年4月,科学家们通过对一颗代号为“Gliese 581d”的类地行星进行测量后发现,该行星比此前想象的更像地球,两者之间存在许多相似之处。“Gliese 581d”所处的位置非常有利于液态水的存在,即可能适宜人类居住。
  4月21日,瑞士日内瓦大学天文学家迈克尔-梅耶正式宣布这一重大发现。据梅耶介绍,“它位于可居住带,支持生命的存在。在它的表面可能还有一个巨大的海洋。”“Gliese 581d”最早发现于2007年,是一颗太阳系外行星。
  2009年10月19日,欧洲天文学家宣布,他们近期在太阳系外发现了32颗新行星,使得人类已知太阳系外行星总数超过了400颗。据科学家介绍,这些系外行星质量大小不一,质量最小的行星也有地球的5倍,质量最大的是木星质量的8倍。
  有人会不以为然地说早着呢,还有50亿年的漫长岁月可做准备不足以为虑;也有的人会认为人类的发展也才100万年就已经发展到了目前如此发达的程度,再有50亿年时间的发展足以在太阳毁灭人类之前谋求到人类继续生存的空间。不过时不我待,人类必须立足于现在就奋力探索避免将来遭灭顶之灾的办法。直到目前对人类迁居到太阳系之外,在理论上都还是不可思议的。且不说理论上最高速的光速飞船何以得来,就是有了光速飞船又怎能将人类运出光年之外的距离呢?也就是说如今人类最前沿的知识对解决这一人类生死悠关的大问题还遥不可及。

  而人类在对宇宙的探索过程中,凡是宇宙探测器到达过的金星、火星、水星、木星,不仅没有真正发现生命存在的痕迹,甚至没有确实找到能适合生命存在的环境,就连地球本身的卫星——月亮,也同样如此并没有为生命的存在留有余地。
  反过来,人类却到是已拥有足以毁灭人类自己好几回的杀伤性武器;如今毒魔厮虐地横行全球,据统计全世界约平均每40人中就有一个隐君子,它正严重地危害着人类的现在和将来;人类目前尚束手无策对付的爱兹病也已雄霸全球,全世界已有6000万爱滋病毒携带者,其迅速漫延的凶猛之势早已发出了灭绝人类的严重警告。在这难得的可容生命存在的场所——地球上,目前可知的唯一智慧生命——人类,已不得不深思如何最大地发挥出自己的聪明才智来加快争取探索出一条生命继续之路。

  世界野生动物基金会发出的《我们生存的星球》一文说,在过去30年内人类消费翻番,并还在以每年1.5%的速度持续增长;地球上已有1/3的资源被彻底毁灭,森林覆盖率缩小了12%,淡水资源减少了55%,目前350种哺乳动物、鸟类、爬行类及鱼类数量已减半,如果人类继续以目前的速度糟蹋地球,要不多久人类就只得另辟太空生存空间了。

  寻找外星人,是人类甚为关心并为之投入巨额财力、无数精力的头等大事,也是物理科学前沿极难并急待解决的特大难题,探索的意义决非仅仅是好奇而已,而是关系到人类本身生死存亡之大计,是人类科学前沿无可回避的新重大课题。
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日期:2010-01-12 00:13:00

  第十四章 力
  经典力学,关于力的定义仅留下了是物体对物体的作用这一句话,并没有涉及到力的本质性的问题。物理学中最通俗易于感受到的也许莫过于力了。自然界中最“平易近人”的也是力;谁都能够随口举出几个关于力的例子,生活中又何时何刻能离开力呢?拉力、推力、压力、吸力、弹力、向心力、离心力、重力、支承力、作用力、反作用力、动力、阻力、电力、磁力、热力、分子力、核力、浮力、冲击力、摩擦力、万有引力、……等等。

  但也正是这普通而又易于感受到的力,其内涵却又是那么深奥,千百年来令多少物理精英为之耗费了毕身精力而未得其解。就拿一代物理界宗师爱因斯坦来讲,他最后花费完后半生的四十多年时间,想建立一个仅仅是关系到部分力的统一论,结果也只是带着这一未了的心夙愿遗憾地离开人世。寻求力的真缔至今仍然是物理学中的崇高的目标。

  力是物体对物体的相互作用,施力和受力物体两者缺一不可。力不能独立存在。力有大小和方向,力的单位是牛顿,是以在力学上对人类做出重大贡献的物理学家牛顿的名字命名的。
  譬如,“离心力”与“向心力”是一对在物体之间共存共灭的作用力与反作用力。它们一直相互作用于运动物体与运动轨迹的连线之间;一旦两者之间失去平衡,运动物体不是飞离去就是堕落向中心。它们也只可能在相互作用中才可能存在。而一旦力作用的相互关系失去了这时剩余的实质上是能量,不该称之为力了,也就是人们常称之为的惯性。

  自古以来,人类在实际生活中就已经开始了对力的探索。古希腊的哲学家亚里士多德(公元前384~前322年)提出:必须有力作用在物体上,物体才能运动,没有力的作用物体就要停下来。这种观念一直持续了2000多年。直到17世纪,盛传在比萨斜塔做著名自由落体试验的伽里略(1564~1642年)才指出了亚里士多德的错误。
  动力学的奠基人英国科学家牛顿(1642~1727年),总结了17世纪前人类关于力学的知识,再经过创造性的研究,提出了三大牛顿运动定律,它是整个运动学的基础。也是以后几百年统领整个物理学的经典力学的精华所在。
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