作者:阿来
|类型:都市·校园
|更新时间:2019-10-06 09:37
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电在上一世纪就进人了人类的日常生活。人们熟知富兰克林捕捉闪电里电流的故事,也熟知爱迪生等早期电器发明家的故事。但20世纪有关能源故事的最新版本的主人公是爱因斯坦、玻尔、奥本海姆这样一些物理学家。
在本世纪初,爱因斯坦已经提出一种理论,任何物质都可以转变成为有用的能量,并推出了他着名的公式:
五二腾在这个公式中,5是能量,肌是质量,0是光速。这个理论刚发表时,在科学界引起了广泛的争论。直到1932年,科学家们发现了一种后来命名为正电子的基本粒子,才印证了爱因斯坦质能相当的观点。根据爱因斯坦的这一质能转换公式,任何一磅〔454克)重的物质,完全转化为能量时将相当于:
110亿度电;150亿马力小时。可供一只电褽斗用100万年;使一辆汽车绕地球行驶180,000圈。
但是,人们始终没有找到释放出物质中这种理论蕴藏能量的方法。直到1945年,科学史上因一个单项课题而集中科学家最多的群体,终于从原子中释放出了令人目瞪口呆的能量。
这是一个漫长的故事。
1942年,物理学家费米实现了首次原子核链式反应,他的同事用几个英文单词打出了一个密码电话。他们说:“这个意大利航海家已经登上的新世界。”这真是一项伟大的发现。1905年,爱因斯坦作出了少量物质可以产生巨大能量的预言,现在费米和他周围的科学家们找到了打开物质的心脏原子核的办法。如果说一颗原子有房间那么大,那么,原子核不过像其中的一粒沙子。但是,这一小点物质依靠一种巨大的力量才结合在一起,这种力量是如此巨大,原子核一旦被激发产生裂变,蕴蓄其中的能量就会爆发出来。
物理学家们发现铀的原子核分裂时产生新的中子,他们马上想到了用这些新的中子去轰击其他的原子核,而产生出链式反应。于是,1945年,人类历史上第一个原子装置在美国新墨西哥州的沙漠中试验成功。与这个故事相关的两个名字是广岛与长崎:好战的日本人头上降下了天罚一般的夺目闪光。
原子弹是不加控制的核反应。
可控制的核反应提供的则是源源不绝的电力。
和战争时期产生的许多创造发明一样,核反应的巨大的能量在炸弹爆炸中才可能得到完全的利用,这些能量包括冲击波、放射性和热。而在核能不被当成威力无比的炸弹时,人类却只能利用其核裂变时的副产品。在可控的核反应堆中,人类唯一目的就是热,因为它可以将水变为蒸汽,驱动涡轮机产生源源不绝的动力。
早在1939年,费米博士就曾提出过用核反应堆产生热能为潜水艇提供动力的设想。在战争年代,他的这个想法却完全被人遗忘了。
最初的核反应堆果然被美国人安装到了第一艘核动力潜艇上。虽然美国总统杜鲁门当时就预言:这将是供给工厂、农村及家庭用电的核发电厂的先驱。这个核反应堆要比商业上所用的核发电厂中的反应堆小100倍,但却使船只不再需要中途靠岸添加燃料,因而完成了人类首次在北冰洋冰下的巡航。这艘潜艇的首次航行就远胜过凡尔纳笔下的同名潜艇,一口气不间断航行了10万公里。
1957年,世界上第一座核电厂在美国宾夕法尼亚的希平波特建成。这种反应堆的工作原理是,堆芯中不稳定的铀,在中子的轰击下开始分裂,产生新的中子和热量。这些新的中子又轰击和分裂处于链式反应中的其他铀原子。对核反应的控制是通过控制棒在堆芯中进出伸缩来实现的。控制棒用硼、镉和铪等材料制成。这些材料能吸收中子,使轰击铀原子的中子数量得到调节,从而使核裂变受到控制。
核反应堆的稳定与高效,促使了核电技术的飞速发展。20世纪80年代中期,核电厂所提供的电力已经占到了全世界发电量的五分之一。与此同时,人类鉴于核能的巨大破坏性,也为核能的安全利用提供了有力的技术保障。
但任何事情都有例外,前苏联切尔诺贝利核电站的核泄漏事故就曾使举世震惊,并在某种程度上触发了科幻作家的灵感。
在1998年风靡全球的科幻大片《哥斯拉》中,怪兽哥斯拉登陆美洲时,曾使所有人束手无策。还是在切尔诺贝利研究核泄漏后的蚯蚓异变现象的科学家,将其与太平洋上的核试验与岛上的蜥蜴联系在一起。我们才知道哥斯拉原来是核试验引起基因突变的蜥蜴。
核反应堆在越来越大型化的同时,也在往小型化方向发展。这种小型化的核发电装置,在地球和遥远的外太空有着非常广大的应用前景。比如,放射性同位素衰变产生的热能,可供火星和月球上测量气象和导航的仪器用为动力。1969年,宇航员奥尔德林安放在月球上的月震仪就是利用了一个太阳能发电机和一个钚加热器。1977年,发射到外太空的宇宙探测器“探险者”号上,考虑到其将进人阳光照耀不到的空间,太阳能发电装置将失去作用,三台各重38公斤的核发电机被安置在了“探险者”号上。到时候,飞船上所有的动力都是钚238衰变产生热能转换而成的,这动力足以支持该探测器在黑暗空间里飞行10年时间。
核能的利用,为人类的能源利用开辟了一个广阔的前景,但是,世界上的能源消耗正以惊人的速度在增加。全世界都在渴望新的能源,许许多多的科学家都在致力于寻找新的能源。
在这个方面,科学家们最先想到的依然是自然的力量。
我们的祖先在利用能源的时候,最先想到的是风与水。现在的科学家又重新想到了它们。当代人对这些自然力的认识已经深人了许多,科技条件也成熟了许多,所以,对于这些自然力的运用自然就进到了一个更新的层面。
比如考虑到水能的时候,人类已经把目光投向了波涛滚滚的大海。海洋波涛具有的能量是世界上所耗全部电能的几倍。早在20世纪60年代,法国就已经建成了潮汐发电站。还有一种想法是利用海洋温暖的表层水与深层冷水的温差来驱动海洋发电装置。
在从中世纪一步跨人现代的中国西藏,地热发电和太阳能利用已经到了决定百姓生活状态与质量的程度。
在这里需要指出的是,人类对太阳能利用的想象是一幅最为壮丽的图画,而远非几只太阳能灶那么简单。20世纪下半叶,当地球上的化石燃料一方面给环境造成巨大污染,一方面存储量又在迅速枯竭时,人们再一次打量太阳,发现太阳光可能会是最容易获得的也是最清洁的能源。根据科学家粗略的测算,每年落到地球表面的太阳光所包含的能量,等于全人类现在耗用能量的万倍以上。最新的运用方式是各种航天器上的太阳能电池,这些光电池所用的光敏材料(如硅和镉)可以将阳光直接转换成电能。
在地球表面利用太阳能,往往会受大气层中云雾的遮蔽。在大气层之外的地球轨道上,太阳发出的连续能量比在地球表面所能接受的高15倍。所以,有人预言,下一世纪中期,在大气层外搜集的太阳能,可以供应世界所需电能的一半。科学家和科幻作家想象中的太阳能卫星电站,用几十亿个光电池组成太阳电池阵列,有几英里长,大小像一座城市。另一种办法是将太阳的热量聚焦输送到高空卫星上的太阳炉,驱动涡轮发电机产生电能。
有了这样的发电站后,还会遇到一个能量的空间传输问题,无论采用上述两种构想的哪一种,最大的技术问题都需要将太阳能用微波的方式传送给地面几英里宽的接收天线。然后,再把这些微波束转化成电能,供消费者使用。
在科幻作家的头脑中,人类在获得真正的自由,除了挣脱思想与制度的束缚,在将来更为重要的是,挣脱能源的束缚。比如杰克‘威廉森就幻想了一种建立在源源不竭而又极其廉价的反物质能源基础上的自由,他把这种自由命名为第五自由。
杰克‘威廉森在《辐射》中虚构了另一部着作,主要探讨太阳系行星世界的能源问题,书名叫《无尽的能量》,这本虚构的书中说,鉴于太空中反物质差不多是取之不尽,用之不竭,而且,所有设备都将是自动运行的,整个能量供应能够真正做到免费。这样,就可以建立起来一种真正的能量自由即第五自由,“它能保护人类一直为之奋斗却屡遭失败的其他自由”。
当第五自由来到的时候,杰克‘威廉森动情地描写道:“反物质与物质强烈反应着,詹金斯却看不到可怕的火光,听不到爆炸声。他成功了!反应场里巨大的能量正在转化成传导合金圈里静静流淌的电流。”书里的英雄人物尼克‘詹金斯宣布:“各行星的人们,无尽的能量正从我们的实验室流向整个太阳系,你们都能用简单的单极接收器从能量场中直接获得电能。”
我们无从知道,能源自由是否会带来真正的社会自由,单是这种自由而且几乎免费就能获得能源的方式,就已经让人无限憧憬了。
长生不老的梦想
我相信未来世界的人一定比现在的人完美得多,因此,我不能容忍这样的想法:人和其他一切有知觉的生物,经过长期的不断的缓慢的进步之后,会注定被完全消灭。
人真可以长生不老吗?从蒙昧的古代,直到科学技术高度发达的今天,都尚未取得明确的答案。
发现一种没有与天地共生,但可以与宇宙同终的生命形式,一直是人类的一大幻想。在未有科幻之前,这种幻想就在人类意识中广泛存在了。秦始皇派往海上的队伍最终未能带回长生不老的仙方,以后的许多中国皇帝也未能将这个梦想变成现实。宗教却依靠人类壮阔瑰丽的想象力完成了超越。所有的宗教几乎都用同一种方式告诉我们,长存天地的方式只有在神灵的世界才能实现。但科学的力量在短短的时间里,就破除了宗教里铋这种迷信。
更有意思的是,科幻作家詹姆斯岗恩就认为人们崇信科学,热爱科幻,其中就暗含着追求生命长存的古老动因。那么,科幻对这一问题是如何回应的呢?最初的一个准科幻故事是洛德利顿的《鬼屋》。在这个故事中,主人公聚集了大量的不义之财,为逃脱惩罚,假装死去,又在另一个地方另一段时间里复活。主人公为什么可以做到这一点呢?当时的科学还处于幼稚期,所以,家的回答是“依靠意志”。他有强烈的意愿让自己活下来,并达到了目的。从今天的观点来看,这已经算不得是一个科幻故事了。
威尔斯《已故的埃尔夫沙姆先生的故事》写于19世纪和20世纪之交,比起《鬼屋》有了很大的进步。埃尔夫沙姆是一个老恶棍,他给年轻人吃一种神秘的药,然后与之互换身体,使自己重获青春。这种药物的力量实在太强大了,一个被置换了躯体的年轻人在里哀叹:“他的全部记忆、全部性格都从他萎缩的脑子传给了我,”同时,埃尔夫沙姆也就带走了他的记忆与性格。
威尔斯的想法是新奇的,也是美好的,但是,从科学的角度着眼,达到长生的途径或方法却有些幼稚,他像个巫医一样给了主人公一些神秘的药物,而且,他并没有向我们解释这些药物成分或制作方法。
接下来,又有一个科幻作家在威尔斯止步的地方开始了自己的探索。
这个作家叫做洛弗克拉夫特,这篇叫做《基尔斯·德克斯特每沃德案件》的特别像是一个恐怖故事。但大胆幻想的作家提出如何制造长生不老之药。一个叫做约瑟夫柯温的阴沉的人去古墓里从死人骨头里抽取一种叫做“要素盐”的东西,这种东西精炼提纯以后,便能使人死而复生。
现在的科学技术告诉我们,把一个人的记忆与性格转移到另一个人或另一个躯体上或许是可以办到的科幻电影与认为完全可以办到一当然这样做不是靠药物,而是靠电子技术。
电子技术真可以帮助人类实现这个与人类相伴始终的梦想吗?
以现阶段的计算机技术来看,人的思维复制与储存还是不可能的。大多数科学家认为,每个人脑贮存的信息量约为1万亿个字节,如果不考虑其中包含更多动量与模糊的东西,至少有相当部分可以用数字化方式储存起来。但更重要的是,电脑贮存信息的方式同人脑全然不同。电脑的方法是严格程序化的,各种程序必须分门别类地组成树状目录,但人脑更像宇宙,有序之中是大量的无序的混沌与模糊。电脑每秒钟可以进行上亿次运算,人脑每秒钟只能运算56次。更重要的是,人类对我们自己大约有100亿个神经元或神经细胞的作用机理并不十分明了。在没有明了这种机理以前,计算机专家们想设计一种更类似于人脑运行方式的电脑没有太大可能性。
当然,这仅仅只是目前的现状而已。
从整个计算机业界初期的发展情形来看,花1美元能够买到的计算机运算能力,每20年便增加1000倍。照此速度发展,没有人怀疑电脑有一天会具有人的思维能力。虽然思维包括运算,但思维不仅仅是运算。更令人相信电脑最终可以储存并转移记忆的,还是电脑的微型化前景,电脑的微型化是没有止境的,纳米技术有可能把电脑部件缩小到分子和原子大小。纳米技术带来的超级微型化将清除具有人个性和智能的电脑的一切障碍,因为当电脑里的零件变得极小靠得极紧的时候,它就有可能像人脑里互相依存、互为动力的神经元那样工作了。
这时,人也许可以长生不死,但这种长生不死,是极具侵略性的,因为你的思维与意识必须寄生到另一个躯体。这种寄生与植物学上的寄生毫无共同之处。这种寄生绝对是排他性的。如果这种技术真的出现并得以运用,在那时的社会中,最重要的冲突将是争夺躯体资源的冲突。
但我们还未来得及为此感到特别地忧心如焚,生物学界已经用他们的成就向我们保证,远在电脑转移记忆与意识的技术尚未成熟之前,就可以为我们制造出一个又一个等待输入信息的躯体,这个躯体不是从别人那里用强力掠夺来的,而是根据你自己的遗传信息复制出来的全新复制品,即今天在媒体上被炒作得沸沸扬扬的所谓克隆人。
如此一来,梦想长生不老的人们就用不着像威尔斯笔下的埃尔沙姆一样,在别人的身躯里跳来跳去了。
在20世纪的最后一年,我们作出这种技术性的乐观展望,又不得不承认,我们的这个世纪为下一世纪的人们提供了一种全新的生活图景,但对我们而言,却仅仅只是一种展望。可能使人类长生不老这一理想得到实现的计算机与生物工程两大技术都是在20世纪奠定了坚实的理论与实践基础,但本世纪的人多半不可能看到这一技术成为现实的那一天。
遗憾归遗憾,从理论上讲,没有人对基因技术的广阔前景感到怀疑。