2006-4-16：[技术观察]载人航天与星际移民

人类一直在探索和开拓中移民——美洲和澳洲大陆的发展就是例证，而辉煌永远属于探索开拓的人们。勇于移民是伟大的，新世界都是移民开发出来的。当人类已移遍地球，面临的挑战就将是星际移民。

通过载人航天，人类的足迹已经踏上月球并将登临火星，2002年4月19日，国际火星登陆计划负责人曾宣布说参加火星登陆计划的各方已同意在2014年至2015年间派遣航天员向火星进发，因而人类可能在21世纪内实现太阳系内的星际科考，但还不是定居移民（除非改造火星使之适合人类居住或建成人工基地）。

要实现外星定居移民，首先需要找到可以支撑智慧生命的星球。今年2月，华盛顿卡内基研究所的天文学家玛格丽特·特恩巴尔（Margaret Turnbull）博士按照“最适合生命生存的星系”四大标准（1、至少存在30亿年，这样才足以形成行星并发展出复杂生命体；2、中心恒星体积不能超过太阳的1.5倍，否则难以产生适合生命生存的行星；3、应有足够多的铁元素，才能形成类地行星；4、中心恒星应处于既非红巨星、也非白矮星的发展阶段，这样周围行星上的复杂生命体才有足够长的生存时间。显然，这是以我们的太阳系和地球为参照提出的标准）宣布有5个符合标准的星系（ref. http://www.aaas.org/news/releases/2006/0218habitable.shtml）：一是距离地球26光年的猎犬座Beta CVn；二是距离地球42光年的类似太阳的HD10307；三是更远些的金属元素含量约为太阳一半的HD211415；四是很像太阳的天蝎座Sco18；五是飞马座51（其中有类木行星）。

1995年至今，人类已经发现了超过120颗太阳系外行星，但大多属于巨大的气态行星或类木行星，其中飞马座51、飞马座51B、大熊座47B和室女座70B中的行星有可能适合生命存在。但还没有发现真正的类地行星...

实际上，上世纪的科学家们早已对外星智慧生命及外星文明进行过理论研究，前苏联天体物理学家卡达谢夫（Н．С．Кардашев）提议根据文明通讯的能量划分为3类文明：1型文明能调集相当于当时地球整个输出功率（约10¹⁵-10¹⁶W）的能量用于通讯，2型文明能调集相当于一颗典型恒星的输出功率（约10²⁶W）的能量用于通讯，3型文明能调集相当于银河系这样的星系的输出功率（约10³⁶W）的能量用于通讯。这一划分对研究宇宙文明有重大意义——1型文明发出的电波跨越星系时我们就不容易探测到；2型文明无论位于宇宙何处，只要对准地球方向发射电波就极容易被我们探测到。美国学者卡尔· 萨根（Carl Sagan)建议用1.0型表示通讯功率为10¹⁶W的文明，1.1型表示10¹⁷W，1.2型表示10¹⁸W，...2.0型表示10²⁶W ，3.0型表示10³⁶W，等等；并根据文明创造的信息量提出另一分类方法：地球文明大约已创造了10¹⁴-10¹⁵比特的信息量，极端原始的文明大约只有10⁶-10⁷比特信息量，设10⁷比特信息的文明叫A型文明，以后信息量每上升一个数量级顺进一个字母，10⁸对应B，10⁹对应C...10³²对应Z，则古希腊文明约为C型文明，现在的地球文明处于H型文明，至于Z型文明拥有的信息量，则需10亿个包含100万个大于地球1000倍信息量的文明所构成的星系联盟才会达到。将上述两种宇宙文明分类方法结合起来，地球文明是0.7H型文明。卡尔·萨根设想，人类最可能接触到的文明，应首先是1.5J型或1.8K型，因为太低级的文明尚不可能考虑星际交流，太高级的文明又可能对我们不屑一顾。

因此，如果人类能发现外星存在智能生物，则意义与找到适合智慧生命的星球类似。2000前后实质性启动的探索外星智慧（SETI）项目仍在进行中（参见http://setiathome.berkeley.edu，笔者赴美研究前曾为其翻译过最初的中文版），但尚无肯定结果...

星际移民技术复杂无比，人类已经以3人组形式登陆月球（数天时间），火星考察（数年时间）设计为6人组，向太阳系外移民则需要一个具有新陈代谢机制的小型人类社会（因为人类不可能在一代人的时间内往返星系之间，除非采用科幻式的深度冷冻技术延长生命，他们中的绝大多数人可能永远不能再返回地球，而他们的后代在宇宙航行中也可能会进化变异得面目全非），据测算，这样的移民社会以100人左右为宜。如果不首先解决人类在空间的繁衍问题和相应社会组织问题，如果没有新的运载技术，载人航天在月球和火星之后就将出现断层，人类不可能用现有载人航天技术跨越遥远的星际空间去探索和开拓外星世界，跨星系航行还需要解决许多新的航天技术、航天医学、航天社会学问题，决非科幻电影中那么容易。

可以想象，载有100人的移民飞船何等壮观！然而，飞出地球，四周就是黑茫茫无限星空，面对一片苍凉的宇宙，如果没有精神信念，就会失去探索的勇气和前进的信心。精神信念的力量是如此巨大，它是支撑人类行为的核心动力。人心形成强大的精神信念，这种信念通过人的行动转化为代代相传的力量，进而创造出灿烂辉煌的人类文明。就像开发美国初期，在某种意义上说，漂洋过海来到新大陆的人们如果没有新教信念作为精神支柱，就不会创造出后来美国的繁荣。正是怀着要将人类文明远播外星的精神信念，人们才能在星际移民中勇往直前，这真是一项科技与文化结合的宏伟事业。

航天之父齐奥尔科夫斯基(К.Э.Циолковский)说得好：“地球是人类的摇篮，但人类不能总是生活在摇篮里...”

 

2006-6-5：[技术观察]环境保护

今年世界环境日的主题是“沙漠和沙漠化”。面对沙尘暴频繁降临，有什么技术手段能遏制沙漠的扩张和沙漠化的加剧吗？目前除了植树造林、植草固沙外都是科幻——有则科幻设想把海水引向沙漠，变沙漠为绿洲，可是谁能保证得到的不是盐碱地呢？——而没有水又如何植树植草呢？这可真是个难题。引海水治沙的技术可行性还真值得研究。否则，若干年前就见报道说中国北方最近的沙漠离天安门不过72公里，也许半个世纪后莫高窟第二就会出现…

除了沙漠，人类面临的环保问题越来越多：繁荣的汽车工业已为今人备足了钢铁垃圾和橡胶垃圾；兴旺的IT产业正在制造E垃圾——废弃电脑、废弃手机等的处理已成难题。环境保护任重道远…

 

2006-2-28：[技术观察]从DNA到智能

1953年的今天，沃森与克里克在实验室宣告确立了DNA双螺旋结构；3月7日公之于众；4月25日，Nature上一篇不足1000词的Letter奠定了沃森与克里克获取诺贝尔奖的基石，从此，生物科技步入高速发展时期，尤其是20世纪70年代发明基因工程技术后，生物科技信息加速创生，生物科技一跃成为21世纪的主流学科。

DNA结构和3个碱基对应1个氨基酸的“三联体密码”的发现与生化代谢核心环节“三羧酸循环（TCA）”的发现（建立DNA结构的1953年恰好发现TCA的H. A. Krebs获得诺贝尔奖）相结合，揭示出生命的奥秘：有机分子形成由4个碱基A、T、C、G两两配对的DNA，依靠DNA作为遗传物质发展出以3个碱基表达1个氨基酸、而多个氨基酸构成肽链、进而形成蛋白质的机制，而代谢过程又保证了生命物质的循环利用。虽然还有许多细节不清楚，但关键环节已经明确。

从有机分子进化出生命真是一个奇迹，其间每个过程都只有很小成功概率，但却造就成功千姿百态的奇妙生物；而从生物中再进化出具有智能的人，人的智能又能认识生命的奥秘，更是奇迹之上的奇迹...

 

2006-3-9：[技术观察]书疗和乐疗

如果能科学地说明书疗和乐疗机理，则书疗和乐疗可成独特技术。

有一研究结论称：人脑信息来源中，视觉信息占83%，听觉信息占11%，嗅觉信息占3.5%，味觉信息占1.0%，触觉信息占1.5%。视、听觉信息合计占人脑信息来源总量的94%，对人的刺激作用可谓大矣，这正是书疗、乐疗的机理。

因此，如果条件适当，书疗、乐疗可能成为技术，于是就有开设书疗院、乐疗院的可能...

 

2006-3-22：[技术观察]海水淡化

地球水量中９７％是海水，３％的淡水资源中又有７７％是难以利用的两极冰盖、冰川、冰雪，实际可利用的淡水资源仅占全球水量的０．７％，淡水资源可谓紧缺。因此，联合国第47届大会1993年1月18日通过193号决议，决定自1993年起每年3月22日为“世界水日”。今年“世界水日”第四届世界水资源论坛传出信息说各国计划在未来10年内投资约950亿美元建立5000余家海水淡化厂，以解决世界淡水资源紧缺问题，正好切中要害。

海水淡化作为一种技术，已历经数十年研究，现已完全成熟。目前已经实现商业化应用的淡化技术主要可分为蒸馏法和薄膜法两大类。蒸馏法又可细分为多级闪化法（MSF）、多级蒸馏法（MED）和蒸汽压缩法（VC）；薄膜法主要有电透析法（ED）和逆渗透法（RO）两种方法。其他的淡化技术还有冷冻法（Freezing）和太阳能蒸发法（Solar Still）等。

由于海水淡化的成本比其他淡水资源的成本偏高（国内不考虑初期基建投资的淡化海水成本为4.5～8.0元／吨），故大规模应用淡化海水的关键是要降低成本。太阳能蒸馏法值得重视...

 

 

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