錢博士的黑科技

文/趙洋

黑科技非一日之功

五十年前即1966年的10月27日，我國中近程導彈運載原子彈的“兩彈結合”飛行試驗成功。第二天的《紐約時報》這樣報道這一事件：“一位在美國接受了十五年教育、培養、鼓勵并成為科學名流的人，負責了這項試驗，這是對冷戰歷史的嘲弄。”

當然，在20世紀60年代的世界，導彈核武器已經不算黑科技了。但錢學森的驚人之處在于，他不但負責了中國首次“兩彈結合”飛行試驗，更早在二十多年前就關注著一系列在今天看來依然很高深的尖端科技。其中有火箭飛機、核動力飛機、核動力火箭等等。

錢學森的導師，力學大師馮·卡門以為“火箭”一詞最初是出現在科幻小說中的，擔心給人不嚴肅的感覺，所以建議把這個研究火箭的實驗室名字改為“噴氣推進實驗室”，簡稱“JPL”。錢學森擔任噴氣推進實驗室噴氣研究組組長。馮·卡門沒有料到的是，不但后來的科幻作品不斷地援引JPL的研究成果，連漫畫英雄也要借助噴氣推進實現飛天。

從20世紀30年代到60年代，錢學森在航空航天領域提出了若干重要的概念：

1938年，錢學森與馮·卡門合作進行的可壓縮流動邊界層研究，給出了發生這種逆變的馬赫數計算公式。他們當時在考慮此問題時，還只有理論上的興趣，后來證明，這顯然是一個實際問題，垂直起飛火箭就與它有關。

在40年代，他提出并實現了火箭助推起飛裝置，使飛機跑道距離縮短。鋼鐵俠的外骨骼裝具能夠飛行，全靠上述理論和類似裝置。

1949年，他提出了火箭客機概念和關于核火箭的設想。

在1953年，他研究了行星際飛行理論的可能性。

他在1962年出版的《星際航行概論》中，提出了用一架裝有噴氣發動機的大飛機作為第一級運載工具，用一架裝有火箭發動機的飛機作為第二級運載工具的天地往返運輸系統概念。這個概念正在被維珍銀河公司的“太空船2號”實現。

從航天飛機到空天飛機

1949年12月，錢學森在紐約召開的美國火箭學會會議上，提出實現洲際高速客機的藍圖。他說，將來可以設計出一種“火箭客機”，形狀像一只削尖的鉛筆，長約80英尺，直徑約9英尺，自紐約垂直起飛后，用不到1小時就可以抵達洛杉磯。這種火箭客機就是航天飛機的雛形。錢學森設想：“在30年內，人類將可以登上月球，而這趟月球之旅，可以在一星期內完成”。

對于航天飛機和空天飛機，錢學森其實更看好后者。他在1986年就做出預見：“看來到21世紀，美國航天飛機是要被淘汰的，代之而起的是水平起飛、水平降落，噴氣式發動機和火箭發動機并用的‘空天飛機’。我建議我們跳過航天飛機，直接研制空天飛機?！?

當時蘇聯沒有這樣的遠見卓識，投入大量人力物力研制了“暴風雪號”航天飛機。它現在只能進博物館。美國的航天飛機也在2011年全部退役。

將客機的水平起降能力與航天飛機的軌道飛行功能集于一身的念頭在很久以前就出現了。只是由于技術難度太高，這種被稱為“空天飛機”的飛行器一直未能投入使用。

在英國，空天飛機的研制工作已經以各種名目存在了30年。目前的“云霄塔”太空飛機方案是最新的一種，預計可以在29千米高空巡航，速度達到5倍音速、可進入近地軌道。擬用于“云霄塔”空天飛機上的“佩刀”吸氣式火箭發動機同時采用了噴氣式渦輪發動機和火箭技術。飛機起飛時不用火箭助推器，而是像普通飛機一樣從跑道上水平起飛，發動機吸入空氣，將之與氫混合燃燒。在高空逐漸加速，以高超音速在大氣層上層飛行。進入太空前，因為氧氣稀薄，噴氣式發動機切換為火箭發動機模式，以自帶的液氧和液氫助推進入太空，成為航天器?？仗祜w機降落時則可以像普通飛機一樣在飛機場降落，飛機的所有部分均可重復使用。

如果“云霄塔”太空飛機能夠投入使用，它將成為第一種使乘客“坐著”上太空的飛行器。此前的載人飛船和航天飛機都要求宇航員躺在里面垂直發射，巨大的加速過載不是未經訓練的人可以承受的。為提供舒適的乘坐空間及合適的運載能力，“云霄塔”長達90米、翼展25.4米，起飛質量345噸，比航天飛機大許多。30位乘客的運載力也是載人區區7名的航天飛機望塵莫及的。據估算該空天飛機每次飛行費用為945萬美元，可發射人造衛星。在客運狀態下折合每位乘客30萬美元。這個價格看似昂貴，但遠低于目前運載火箭每次發射費用的5000萬美元，航天飛機每次發射費用的5億美元。屆時熱愛太空游的富豪們要算一筆賬，是只花區區30萬美元舒舒服服地進入近地軌道，還是花3000萬美元乘顛簸的俄羅斯“聯盟”號飛船到國際空間站上過一周。

“不要回答”與紅岸基地

像錢博士這樣的學院派，是不屑于別人把上述內容叫什么“黑科技”的。他更傾向于“尖端技術”這個稱謂，還專門發明了對應的英文單詞“Hypertechnology”。他認為，國家要投入相當的人力物力去搞尖端技術，即便現在還不大清楚將來會出什么樣的結果，但又不能等我們看清楚了再搞，“因為它不定什么時候出一個突破，那時候你要再趕的話就太晚了?！边@與《三體》中“技術爆炸”的概念十分相似。不過，這番話是錢在1977年在中央黨校講課時說的，時間上很可能早于葉文潔悟出技術爆炸。

說起葉文潔，她無視1379號監聽員“不要回答”的警告，貿然向外星人發出信號，導致了一系列悲劇。其實，這個問題錢學森在1935年就考慮到了。當時天文觀測發現火星上突然出現一個大十字形，人們猜測可能是火星上的生物故意做出來引起地球人注意的。對此事件，錢學森寫道：“但我們人類的能力比較起來，實在可憐得很，我們只有裝傻，我們現在是無法和火星通信的?！笨峙虏粌H僅是無能力為之，更是不敢為之。費米悖論和黑暗森林這些事，錢學森在留美之前就琢磨透了。

錢學森在公開出版物上還討論過更為“科幻”的事——遠程星際航行的可能性。比如，在1959年發表的一篇文章里，他寫道：“一旦到了那顆恒星上去，我們就可以真的看一看宇宙的奇觀：半人馬座阿爾法星實際上是緊緊靠近的三顆恒星，其中一顆比我們的太陽還要大些，其他兩顆是光度較小的黃色以及發紅的星。在天空中有三個不同顏色的太陽，豈非奇觀?！?

我們自然不能說《三體》里對三體星的天象描述效仿了這個思路，不過“紅岸基地”倒是很可能來自錢學森與老人家的一次對話。

1964年2月6日下午，老人家約見李四光、竺可楨和錢學森，討論科技問題——

老人家：“總要搞防御。搞山洞，鉆進地下去就不怕它了?！?

錢：“我們正在遵照主席的指示，先組織一個小型的科學技術人員小組，準備研究一下防彈道式導彈的方法、技術途徑?！?

老人家：“有矛必有盾。搞少數人，專門研究這個問題。五年不行，十年；十年不行，十五年?？傄愠鰜??！?

于是中國開始進行反導技術研究。光炮、粒子束武器、反衛星衛星、遠程預警雷達的藍圖紛紛出現。對光炮的研究催生了《珊瑚島上的死光》這部科幻小說和同名科幻電影。其中一座已經廢棄的遠程預警雷達更是在互聯網上被《三體》愛好者奉為“紅岸基地”的原型。

其他科技預見

后人將錢學森稱為“戰略科學家”，是因為他具有指引學科發展的戰略眼光——

人工智能

錢學森很早就關注人工智能的問題。1956年，他在做火箭導彈專題報告時，講到導彈的控制系統，他專門提到人工智能問題，“像這樣的系統，它本來是沒有智慧的，可是如果把他安排好了，就可以產生出智慧來，它也能夠學習”?！@可是在“阿爾法狗”通過自學習戰勝李世石60年前做出的預測。

納米技術與生命工程

把人腦的一部分功能搬到體外，用設備、裝置代替，不但代替而且增強和改進其功能。21世紀的發展必將大大擴展這方面的功能——人腦變成人腦和機器、信息系統的聯合體。由于納米技術的發展，生物分子組成的局部功能將來可以用人造的微型設備代替，把它植入大腦局部失效的地方，以恢復原來的功能。

生物分子、生物細胞以至生物是怎么形成的？掌握了此中道理，我看就有可能構造不是氫、氮、碳、氧原子組合的、有特殊功能的“新生物”。這不是納米科學技術的研究任務嗎？

這兩段文字分別出自錢學森1990年和1996年的信件——腦機結合、納米人體組織、人造生命——目前科學家仍在朝這些方向努力。

可回收火箭

甚至現實版“鋼鐵俠”Elon Musk也不能擺脫錢學森的技術預見。錢學森在1961年一篇文章中指出提升火箭經濟型的方法之一是：設法回收第一級火箭的空體，修補后再用第二次。這正是今日SpaceX公司不斷嘗試可回收火箭試驗的原因所在。

飛碟與UFO

嚴肅的科學家不會因為某種事物沒有定論而不敢討論它。很多科學家把飛碟與UFO現象的話題當作怪力亂神敬而遠之，但錢學森卻用科學方法對其進行分析。

1961年，錢學森指出，飛碟是靠上升氣流來飛行的，與滑翔機一樣，飛碟不能飛入高空。國外也有人造過飛碟式的飛行器，但都因效率不如滑翔機而未成功?！坝腥苏f什么飛碟是太空武器，那真是胡說亂道?！?

1984年他給《飛碟探索》雜志編輯部的信中引用《新科學家》雜志的觀點，“（UFO）很可能不是來自天外，而是來自地下，是地層斷裂引起的。這就可以進一步收集資料、進行分析，甚至搞實驗室測試。真正搞UFO的科學研究。如果這方面有結果，那么UFO的科學研究將會對一個非常重要的課題——地震預報，做出貢獻。那就是大事情了?！?

有趣的是，劉慈欣的《球狀閃電》中也提到，“在多次大地震前，人們都看到球狀閃電從地上的裂縫中飛出！”

宇宙學

偉大的科學家最后總要思考終極問題，錢學森也不例外，關于宇宙，他是這樣看的：

有無數個性質不相同的“小宇宙”不斷相互作用和演化，有生有滅。我們所在的這個“小宇宙”雖可能有百億光年之大，也只是其中一個而已。

這與霍金后來在1994年提到的“膜”上宇宙的概念不謀而合。

地外生命和星際航行

錢學森對地外生命的存在和恒星際飛行都抱有樂觀的看法。

他曾寫道，“在其他行星上能不能有與地球上的生命不同的生命？能不能不以碳、氫、氧、氮等原子的組合為基礎，以其他原子組合為基礎？這種不同的生命也許能生存于完全不同于地球上的環境：耐高溫或耐低溫，有很短的壽命或有極長的壽命?！?

1964年，法國著名物理學家、時任歐洲空間研究組織負責人的皮埃爾·俄歇發表了一篇名為《科學的極限》的文章，對1984年的科技發展遠景進行展望，其中認為人類的太空旅行存在極限?？萍及l展遠景、太空旅行——這正好是錢學森用功最深的兩個領域。

1965年，錢學森發文駁斥了俄歇說人類有旅行的極限，“不可能訪問任何其他行星系”的說法。錢學森認為，“這是把目前科學技術上還做不到的事，當作是人類永遠也做不到的事；也就是他不承認科學還一定會進一步發展?！?

錢學森進一步論證：“如果限制于利用現有的化學燃料和可以想象得到的裂變及聚變核燃料，要加速到0.8倍光速，以便用幾年的時間到鄰近太陽的其他恒星上去旅行，需要的質量比最小也要35億！如果火箭燃料的能量大大提高，使有效噴氣速度上升到0.5倍光速，那么上述的起飛質量將不是1.50×1038噸而是將近七千噸；這雖然也是個大的飛行器，但可以在技術上實現。這就需要在物質結構的認識上來一個飛躍，從原子核到基本粒子，從基本粒子到次基本粒子的階層。物理學的研究正在向物質的次基本粒子階層進軍，我們正處在揭露這一物質結構新階層的前夜。所以俄歇的悲觀論調是沒有依據的。”

從上面的論證可以看出，錢學森不但對恒星際飛行的前景極其樂觀，而且是與章北海一樣支持無工質火箭的，甚至還洞察到了“蟻人”這樣的微觀層次。所以，筆者對于《三體》中智子只找汪淼的麻煩是有些費解的。

可以說，錢學森將中國人在美國失去的尊嚴，從太空里討了回來。阿瑟·克拉克對錢學森極為敬佩，在《2001：太空漫游》中，中國只在側面出現了——在討論月球上發現隱秘存在的時候，美國主人公提到這是不是中國人在搞鬼。把超自然的神秘現象歸因于中國人，可見他把中國人抬到多高的地位?？死嗽诤罄m的科幻小說《2010》中更是讓中國的“錢學森”號成為第一艘登陸木衛二歐羅巴的人類飛船（登陸點名為“錢氏村”）以示敬意。并借主人公弗洛伊德之口說：“我們只能等著看中國人會做出什么。如果他們再一次智勝我們，我一點兒都不會吃驚?！逼鋵?，不是因為中國人是什么特殊物種才能智勝西方人，而是由于有像錢學森這樣的具有深厚科技功底和深邃戰略眼光的愛國科學家，才能使一個民族立于不敗之地。

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