在一次有李正桐老师参加的老朋友聚会上，闲谈起了外星人话题。恰巧李老师在这方面很有研究，并提起了他之前写过的一篇文章，这引起了我的兴趣。遂找来了那篇文章，在征得李老师同意的情况下经少许编辑后发布到这里，以使其发挥一些“科普”作用，也希望能引起有共同兴趣的UFO爱好者的讨论。
文章有点长，不妨耐心一读。
关于“外星人”的话题，一个有趣的现象是一些人就外星人的话题比着说大话，好像谁说得邪乎就显得他有深度。例如，有人说恐龙灭绝就是外星人干的，有人说外星人能摧毁银河系，还有人说外星人能抑制宇宙的膨胀等等，实在是不着边际。
大概是看了科幻作品不能自拔，把科幻故事的浪漫描述当成了依据，就像某些不大读书的人把“戏说”当正史一样。说大话其实很容易，只要声称外星人是超级智慧，话说得多大都不为过。正像古代的教士，他们只要声称上帝是全能的，就能解释一切一切。
其实只要稍稍留意数量关系，就会发现不要说改造宇宙，哪怕是一次跨星系的航行也不像文学作品描述的那样浪漫和随心所欲。
有鉴于此，本文试图探讨真实的（而非科幻的）外星人要想实现一次恒星际航行会遇到哪些问题。
到底有没有外星人？有人从统计学或哲学的意义上推断说，应该有，只是至今尚无确证。
如果真有外星人，很可能他们会和我们有很大差异。例如他们的体形、他们身体的化学成分、他们的表达和交流方式、他们使用的工具装备等，都可能和我们截然不同。
但外星生命也有共性，例如：他们都是物质的，他们都有惯性质量，他们的寿命是有限的，他们身体的结构强度是有限的，他们的生存都依赖特定的条件，他们自身及其工具装备同样受制于一切普遍适用的科学定律，尤其是，被称为“大自然的宪法”的能量守恒定律是任何智慧生物都不能抗拒的。反之，如果你一定要把外星人想象成超脱于自然规律之外的，那么，你设想出来的也许是上帝，也许是魔鬼，而不会是外星“人”了。
作为严肃的探讨我们不承认外星人的超自然属性，也不应毫无根据地认为所有星系的外星生命都是远比我们优越的超级文明，只能说可能有一部分是，另有一些处于进化初级阶段。
为便于下面的讨论，我们粗略地把速度分成三挡，我们的车、船、飞行器等的速度叫做常规速度；我们的人造卫星、宇宙飞船的运行速度叫做宇宙速度；略小于光速的速度叫做亚光速。粗略地说，亚光速是宇宙速度的数万倍。之所以不考虑光速，是因为根据相对论除光子或电磁波外任何物体都不可能以光速运行。
外星人实现恒星际航行遇到的首要问题就是距离。宇宙之大远远超出我们的经验，距我们几十光年（光年是距离单位，1光年=9.45×1012千米）的星系仍然要算是近的。假设距我们50光年的一颗行星上有智慧的外星人（为叙述方便我们给它取名叫做“Z星”），它的3名宇航员要飞到我们太阳系，如果用宇宙速度航行，则需要数十万年，显然不现实。这就迫使外星人不得不采用亚光速，假设采用0.95倍光速，这样单程航行需时52.6年。但根据相对论的时间膨胀效应，宇航员的生命进程只推进了16年，这对宇航员是有利的。
Z星宇航员作为一个生命体在数十年时间里如何维持生存是一个重要的问题。地球人维持生存需要进食、进水、呼吸空气，我们无法揣测外星人用什么方式补充体能延续生命，总之得有能量补充，姑且叫做生存补给吧。
不难想象携带够用数十年的生存补给对宇宙飞船是个多么沉重的负担。可能较合理的方案是把宇航员冷冻起来，临近目标时再把他唤醒，这样可以较少携带生存补给，但无疑涉及一套复杂的装备。然而出于安全的考虑，至少有一名宇航员要保持清醒状态以应对变故，否则万一出现什么状况，飞船偏离了航向达不到目的地，岂不成了“太空棺材”？所以生存补给还是要带一些的，按我们地球人的标准需要带十几吨。此外飞船上还要有生命保障系统、自动驾驶系统、附加推进装置、飞船外层必要的防护装甲、通讯系统、用于生活和各系统运行的自备能源系统、用于考察和开发目标星球的仪器工具设备、用于抵御目标星球原住民的敌对行为的武器装备等等，这个飞船的总重应不低于50吨。
Z星人从Z星出发需要先将飞船加速到亚光速，依靠惯性航行数十年后，在临近目标时还需将飞船逐渐减速以实现软着陆。加速和减速都需要消耗能量，这就涉及另一个问题：能耗。不论外星人有多聪明，能耗都是一个绕不开的问题。
从设计程序来看，应该首先考虑制动火箭，因为它与飞船座舱共同成为发射火箭的负载。它与飞船座舱一同发射离开Z星，并伴随飞船飞过大部分行程，只是在临近目标星球时才被启动，施加一个反向推力使飞船减速以实现软着陆。
大家可能对阿波罗登月使用的土星火箭还有印象。仅仅是为了实现第二宇宙速度，仅仅是跨越地月距离，就需要那样一个110米高的运载火箭。 我们讨论的Z星飞船由于运行在接近极限的亚光速，据此可以算出，它的动能应该是阿波罗飞船的34亿倍。这就要求制动火箭必须携带与飞船动能相同的能量。如果仍然采用化学燃料，那么所需的巨型制动火箭其直立高度应是珠峰的18倍，总质量是胡夫金字塔的150万倍。智慧的Z星人一定不会采用化学燃料，他们会选择利用核能或最高效的湮灭反应。
理论上正、反物质的湮灭反应是获取能量的最理想途径，是爱因斯坦质能关系的完美体现，它比太阳内部的核反应还要高效。但对地球人来说实现成规模的湮灭反应还只是梦想，将来能否实现也很难说。
假设Z星人能获取反物质并能制造出利用湮灭反应的火箭发动机，那么为完成此任务需要正、反物质燃料共110吨。从数值上看这其中的55吨反物质并不算多，但却需要巨量的能量和复杂的操作才能获取，就地球人来说，即使穷尽一国之力，也未必能制取这55吨反物质燃料。
110吨的正、反物质燃料再加上它的结构部分，制动火箭至少要120吨。所以从Z星发射的是飞船座舱和制动火箭的组合，约170吨。发射这个组合至少要用380吨正、反物质燃料。如果改用裂变核燃料所需数量会增大千倍。须知约20千克核装药就可组装一颗核弹，发射火箭和制动火箭如采用裂变核燃料，其数量将超过地球全部核弹装药的一千多倍。Z星人能否搞到如此巨量的反物质或其它核燃料，是实现恒星际航行的第一道门槛。当然有可能外星人可以不用火箭发动机而采用其它更先进的推进技术，但所需的能量是不能打折扣的。
我们地球人的宇航员在起飞加速过程中要忍耐短时间的过载。众所周知过载对宇航员是痛苦而危险的，这期间宇航员会有多方面的不适感并影响正常反应。好在地球人的宇航员只需忍受几分钟的过载即可达到第一或第二宇宙速度。而Z星宇航员由于要加速到亚光速，即使他比我们体质强，其忍受过载的时间也要长达一个多月。这个过程在减速段还要重复一次。Z星宇航员能否熬过这个痛苦的时段？如果不能，只好降低加速度，其结果是增加航行的总时长。
如果宇宙空间是绝对真空，那么飞船取得初始速度后将会服从牛顿第一定律永远前行，直至到达目的地。遗憾的是宇宙空间不是绝对真空，而是弥散着极稀薄的气体原子、亚原子粒子、宇宙尘埃以及宇宙背景辐射的光子等。这方面不同的文献给出的数据不尽相同，我们选用较低的数值：大约每立方米空间有相当于3个氢原子的物质，我们不妨称之为“太空密度”。而进入太阳系以后，太空密度还会逐渐增至数倍。这些太空物质平时可以忽略不计，甚至对以宇宙速度运行的卫星或飞船几乎没有影响，但对以亚光速运行的飞船，这些物质就会构成阻力。假设飞船的截面积为20平方米，那么它每秒会与2.84×10-17千克氢原子发生碰撞，其宏观效果就是阻力。飞船把一部分动能传递给太空物质导致自身动能的损耗，大约每秒减损5.6焦耳的动能。相当于遇到2×10-8牛顿的阻力。这意味着飞船必须随时补充能量，否则就会逐渐慢下来。以上讨论尚未考虑暗物质的存在，如果考虑到暗物质的作用则飞船遇到的阻力还会大几倍。前苏联一位学者曾认为亚光速飞船在宇宙空间遇到的阻力相当于鱼在钢锭里游。可能他指的是更接近光速的亚光速，但愿我们讨论的情况不至于那么夸张。
除此之外，更危险的是固体的宇宙尘埃。尽管飞船与之相遇的几率极低，但毕竟路程太长，万一碰上了会怎样呢？例如碰上了一粒1毫克的宇宙尘埃，1毫克，1克的千分之一，很小了吧？但由于飞船运行速度太快，碰撞瞬间就会释放2000亿焦耳的能量，其破坏力相当于步枪子弹的4千万倍，相当于炮弹的4500倍，轻易就可以将飞船击穿。这就要求在直径为5米，长度为50光年的航行通道内，必须保证“一尘不染”，而真实的宇宙中，谁能为你提供这种保证？尤其进入太阳系以后，尘埃、陨星之类必然密集出现，这使得恒星际航行的安全性几乎为零。
以上所述仅仅是一个单程。如果外星人当真只组织了一次孤注一掷、有去无回的冒险之旅，还能叫做高级智慧吗？显然还要配备带有运载火箭和制动火箭的返回舱。但不要以为把前述单程旅行的各项数据乘以2就够支持一次往返的旅程，绝不是，而是要扩大许多许多倍，即使掏空Z星的全部资源也未必够支持一次往返的旅程。
以上所言只是外星宇航员必须解决的主要问题，远不是全部。这些难题的总和似乎构成了一道无形的屏障横亘在各星系之间，使得恒星际航行很难很难实现。就此我们不妨小心翼翼地提出“恒星际屏障”的假设：它是一个无形的屏障，它由极远的距离、超长的航行时间、极限的航速、宇航员的有限寿命、巨量的能耗、由太空物质构成的旅途风险、对目的星球的不完全认知导致的应对风险等等等等所构成。它的存在使得恒星际航行几几乎是不可能完成的。据此，那些担心外星人来访的朋友，你们可以稍稍放心了，“恒星际屏障”同时也就是地球的保护屏障，使得外星人纵有千倍的智慧却面临着万倍的难题，使得恒星际航行的成功率几近于零。即便出发了，航道上的任何一粒微尘都将是航行的终点。
人们对外星人怀着矛盾的心态，有人盼他来，有人怕他来，甚至有些不知深浅的人试图与外星人取得联系。需知我们地球人同类之间尚且苦苦征战了数千年，你凭什么认定那个从天而降的异类就一定是和平使者？万一不是，他既然能完成我们无法实现的恒星际航行，扫平我们还不容易吗？而那些把古代巨石遗址看作是外星人曾经造访地球的证据的人也未免太幼稚了，如果古代真有外星人到访，难道他们花费天大的代价，克服数不清的极端困难，冒着生命危险，就为到地球来凿石头吗？
经常会有一些喜欢见神见鬼的人爆出消息说他在某某场合看到了外星人。通过前文分析我们已经知道，外星飞船携带着巨大的动能，致使它着陆前也要消耗同等的能量实现制动，其量值之大远超过核弹爆炸，即使在制动的尾段也会有巨大能流倾泄到地球，造成剧烈的声、光、热效应，要想悄无声息地着陆地球，既不可能也无必要。所以外星飞船登陆地球必是一个惊天动地、万众瞩目的大事件，不可能只有少数人发现。再遇到有什么人神说遇到外星人，尽可一笑置之。◆
閱讀更多 晨雅暮俗 的文章
