從瞬間移形到太空電梯,從外星接觸到星際旅行,科幻和奇幻作家筆下的世界總是充滿奇思妙想。但是這些奇妙的設定到底是否可信呢?比如哈利波特系列中,威斯禮先生的飛行車能在現實中存在嗎?哪些設定有可能成真?哪些根本就不可能實現?本書探討了科幻與奇幻世界中最富創(chuàng)意的那些細節(jié):比如時空扭曲、變形魔法、火箭推進器、飄浮蠟燭的照明效果等等,還向讀者展示了其背后隱藏的物理學和數學原理。
《巫師、外星人和星艦:科幻與奇幻中的物理數學/原點科幻文庫》作者查爾斯?阿德勒運用淺顯易懂的數學模型,和僅僅高中難度的代數學知識,覆蓋了大量有趣的科幻和奇幻主題。其中既有厄休拉?勒古恩的經典著作,又有《星球大戰(zhàn)》和《阿凡達》等科幻大片,幫助讀者得以認清可能性的限界。阿德勒先生闡述了《哈利波特》和《德雷斯頓檔案》等奇幻作品難以嚴格符合科學原理的深層次原因,以及魔法在麻瓜世界的科學之處。他詳細講述了星際旅行,讓我們理解為什么它沒有變得像科幻作品預言的那樣經濟又普及。阿德勒還從科學角度講述了關于系外行星的知識,以及在現實中我們怎樣尋找外星人,為什么工作的重點從無線通訊轉向了太空望遠鏡。在全書的末尾,他探討了人類與其他智能生物的命運。全書旁征博引,談及巨量的科幻作家及其作品。不止在正文中包含若干故事梗概,還在附錄里奉上了一份關于牛頓運動定律的速成簡介。
《巫師,外星人和星際戰(zhàn)艦》適用于任何科幻和奇幻讀者,不管你是喜歡踏踏實實的技術,還是天馬行空的想象,它都會幫助你更好地理解有關科幻與奇幻的一切。
開發(fā)納米纖維管技術。迄今為止人們開發(fā)出的最 佳性能碳纖維,其彈性—密度比還是要比必要的程度低兩個數量級。還有幾篇論文顯示,由于材料性能缺陷,這種纖維造成的長復合物難以達到必要的長度。要在未來20年內建成拉力足夠的線纜,就需要每年把碳纖維‘性能提升50%以上。
材料運送到位并建成線纜。2001年的報告給出了一份詳細的分析,探討如何建成太空電梯。首先,強韌到足以支撐單一爬升器的纖維索將以同步軌道上的衛(wèi)星為基點布設,隨著纖維索長度加大,衛(wèi)星軌道高度將逐步提升。這一步完成后,爬升器將沿途上行,并開始增加更多纖維索。最 終將太空電梯加固到能夠承受104 kg貨物的強度。
除了開發(fā)這種足夠強韌的纖維材料之外,上述步驟可以說都不是不可能實現的。問題是這要花多少錢,多久才能收回第一筆啟動資金?最 大的支出項目是材料費和安裝費。與之相比,材料開發(fā)成本和衛(wèi)星發(fā)射成本都是小數目。谷歌公司和日本政府都曾對完善相關設想投入資金。2008年,日本曾有意投入80億美元科研基金,來完善這一工程計劃。讓我們假設布拉德利·愛德華的預估準確,完成整個項目所需總金額為300億美元。我再進一步假設整個太空電梯計劃可以像它的支持者們鼓吹的那樣,在20年內完成,而使用壽命也是20年。后者并不是支持者們的意見,但考慮到太空艱險的環(huán)境,應該是一個合理的假設?紤]到該項目的高風險物質,讓我們假設融資利率是7%,網上房貸計算器幫我算出的結果,是40年間的資金總需求將達到900億美元。
在第二階段報告的末尾,愛德華茲聲稱:太空電梯系統完全建成以后,每年將可以運送1000t貨品進入太空,或者說106 kg。這個估計在我看來過于樂觀。因為每批貨物的質量是10000kg,按他的預計,每年就要完成100次運輸任務,也就是三天完成一次。我個人的估計,要比他的預測低一個數量級,也就是每年完成10趟運輸,總載運量105 kg。在20年的運營壽命中,太空電梯可以向太空運送2×106 kg(約為500萬1b)貨物。假設運貨邊際成本為目前公認的250美元,總成本大約為開發(fā)和建造成本基礎上再加10億美元。那么太空電梯的總投資額(含利息)約為910億美元,大致相當于傳統發(fā)射方式運送200萬1b貨物進入軌道的成本。前提是我們這些非常樂觀的假設條件都能夠實現。這樣的效率已經非常了不起。當然,并沒有達到狂熱支持者聲稱的99%成本節(jié)減。另外需要強調的是,我計算過程中所用的運力數據,大大低于報告作者假設的數據。
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