Friday, September 23, 2022

海上生明月---浪漫与科学

2022715日晚上,学人家提起相机,捕捉月亮的倩影。在樟宜海滩耐心地等候晚上9.03时,六月十七的月亮从东南方袅袅升起。

今人不见古时月,今月曾经照古人。诗仙李白说的。

海上生明月,天涯共此时

小时候见过大人参加月光会。月光会是中秋节期间为祭拜月亮而成立的组织。牛车水重新发展前,居民多数是广东人,月光会由在地的小贩和居民组成,大家交三几块钱会员费,为节日增添气氛。傍晚时分,由广东南无佬启动礼斗仪式,向天上星宿神明致意,并邀请月神降临。每位成员可获得一份福物,跟现在的中元节的组织形态相似。

1969年美国阿波罗11号成功登陆月球,尼尔·阿姆斯特朗(Neil Alden Armstrong)第一位步下太空舱踏上月球,他隔着太空装说:这是我个人的一小步,却是全人类的一大步。That's one small step for man, one giant leap for mankind.

半个世纪过去了,并没发现月里嫦娥,也没发现吴刚伐桂,不过这并不影响中秋节代代相传的神话,我们从拜月到珍惜团圆的福分,为延续华人节日传统赋予新的生命力。

 

光有质量

月光是阳光的反射。爱因斯坦的概念物理认为,光靠近太阳的时候受到太阳质量的影响,因此出现扭曲,扭曲后的光速会比299,792,458 m/s慢些。

平时太阳光太强,日全食的时候是观天象的最好时机。百年前爱因斯坦还活着的时候,天文学家设立观察站,竟然见到躲在太阳后面的星星,证明爱因斯坦即使不是来自星星,至少智慧超越地球人。那是1919年,大约6分钟的日全食经过南美洲和非洲,英国的阿瑟·爱丁顿爵士(Sir Arthur Eddington)在巴西的索布拉尔(Sobral)和非洲的普林西比岛(Principe)设立两个研究小组来验证爱因斯坦理论。观测结束后,爱丁顿的结论是至少有一件事是确定的,光有重量。光线在靠近太阳的时候,不会直射。

1919年日全食的观察:光是有质量的,光会扭曲。Credit: Ethan Siegel, “This Is Why Einstein Knew That Gravity Must Bend Light”, 26 April 2019. 

爱因斯坦于一个世纪前来过新加坡,他从德国前往日本演说时在新加坡停留,为希伯来大学筹款,隔年过境时又在新加坡逗留了一天。接待爱因斯坦的,不外是被誉为远东地区最富有的犹太人”Menasseh Meyer。他以犹如皇宫一般的豪宅接待爱因斯坦,给对方留下深刻印象。与爱因斯坦会面的宾客中,包括当年只有14岁,后来成为首席部长的马绍尔。

按照爱因斯坦的理论,我们可以乘坐速度比扭曲后的光速快些的时光机,朝反方向飞行到从前。这趟反方向的宇宙飞行不能眨眼睛,因为一瞬间便跟古月擦肩而过。我们可能回到宇宙生命的原点,像倪匡小说中的原振侠那样。

《原振侠》是最近过世的香港科幻作家倪匡的科幻传奇故事系列(共32个),从1981年脱稿的第一本《天人》,到最后一本于1991年完稿,隔年面世的《天皇巨星》,将原振侠送到爱神星寻找玛仙,返回地球的途中,进入多向式,也就是立体的时间。时间上的错乱,使到原振侠有时在今天之上,有时在今天之下,有时在今天之左,有时在今天之右,因此流浪于茫茫宇宙之中。

 

突破热量的局限

我上过的工程课程中最抽象的的是热力学(thermodynamic),认识到低温的极限值是绝对零度(0 Kervin),也就是零下273.15摄氏度。在国防部工作的时候,因911袭击事件,研究商船成为攻击武器的可能性与应对措施。商船中最大的科技挑战就是运载液态天然气(LNG),温度必须维持在零下163度以下,储存箱使用的是特别生产的殷瓦钢(invar),一般钢材零度的时候变得特别脆弱,船体受力会断成两半。液态天然气船装载的能量为广岛原子弹的几十倍,一旦爆炸可能带来极大的浩劫。由于技术与安全要求特别高,全球170多艘正在运作的LNG船,2/3由韩国建造,日本占1/5

那么,高温有没有极限呢?太阳核心温度为1500万摄氏度,外太空动辄上亿度是颇常见的。

因此,实现光速旅游的梦想还很遥远,第一步必须发明在每秒川行3亿米所产生的超高温下,能够毫发无损的材料。举个例子,1986年美国太空梭挑战者号起飞73秒后在空中燃烧解体,事故原因是用于密封右侧固体助推器的O形环(O ring)失效,使到高温燃烧气体泄露,烧穿燃料外储箱,最终导致整架太空梭四分五裂。光速所产生的热能远比燃烧的气体高出许多许多倍。

挑战者号在空中燃烧解体。Credit: https://www.history.com/this-day-in-history/challenger-explodes

当时光倒流到宇宙的原点的时候,所有物质都挤压在一个黑洞,温度肯定会升高,最终达到1.4亿亿亿亿度,这就是创世纪大爆炸的那一瞬间。因此新太空材料还必须进一步提升至承受混沌之初的热量。

 

如果时间不是单向,而是多元的

当然如果我们能取得突破,能够掌控多元时间,或许便能够突破光速的局限。举个例子,直线上三个9,只能取得9+9+9=27,或者9x9x9=729;平面的时间可以取得999次方(9^99),数置是2.95 x 10^94,远超过光速;至于立体的时间,那是9^9^9,答案是无法计算的无穷大,因此才会造成时间上的错乱,有时在今天之上,有时在今天之下,有时在今天之左,有时在今天之右,迷失在浩瀚宇宙之中。

江畔何人初见月?江月何年初照人?唐代张若虚《春江花月夜》中问的。或许有一天我们真能回到过去揭开谜团,找到跟月亮会面的第一人,甚至还会越飞越年轻,但永远飞不回来。你准备好了吗?


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