在未來千年中，地球上會出現哪些新技術和新景觀呢？恐怕誰也很難說清楚，但結果肯定大大超出我們的想像。下面，我們僅就現在所能想到的情形做出預測。

電梯連接地球宇宙

如果建造一座太空梯，將地球表面和相對於地球靜止運動的衛星連接起來，那麼，不用火箭我們也能造訪衛星，而且修理人造衛星或進行太空旅遊也將十分方便。20世紀50年代，蘇聯工程師尤里·阿爾圖塔諾夫率先提出了太空梯設想，這一創意在後來的科幻小說中經常出現。

從理論上講，太空梯並不神奇：只要在地球赤道附近的海面上建造一座平台，將長達10萬千米的纜繩從距離赤道上空約36000千米的一顆人造地球同步衛星上降下，並錨定在平台上；由於地球自轉，所產生的離心力恰好抵消地球的引力，這條纜繩便得到一個向外的張力並豎立起來，就像你在頭頂上甩動一根在一頭拴著小球的繩子一樣；然後，讓一個由激光或磁場提供能量的升降器沿纜繩上下移動，運送乘客或貨物——這就是太空梯的構想藍圖。

將太空梯的另一頭選擇在衛星上，目的是保持與地球自轉同步。但嚴格地講，地球不是標準的球體，而是南半球稍為鼓起的洋梨形。因此，即使衛星的運動與地球的自轉同步，從地球上看，衛星也不是靜止的。事實上，如果從赤道橫切開地球，可以看到這個截面並非標準的圓形，所以地球表面及上空各處的重力大小有差異。幾乎穩定的重力點，僅在莫爾吉布群島和加拉帕戈斯群島上空。在這兩點之外，衛星若要保持靜止的位置，就必須經常噴射氣體使其複位。所以，太空梯只能以這兩點上空的靜止衛星為起點，除此之外別無選擇。

為了保持重力平衡，太空梯應由兩部分組成：自重心起往上、下兩個方向各自伸展出的幾萬米長的索道或者管道，它們分別被形象地稱為「吊天梯」和「甩天梯」。類似地鐵列車的車輛沿這兩個天梯行駛。因為是垂直行駛，所以車與軌道之間應該有某種固定裝置。一種比較簡單的設想是，在管道四周設置類似於超導磁懸浮列車的懸浮體。至於列車上下行進的動力，可由類似電梯的弔掛牽引裝置提供，或者直接利用磁場變化產生的電磁力。

與地球上的公共交通工具一樣，太空梯的列車也將被設置成雙向對開，並在適當的高度安裝「站台」，以便乘客和貨物上下。這些站台實際上是固定在太空梯上的空間站。考慮到它們本身的重量及列車的載重等因素，站台的位置必須適當，因為這關係到太空梯的平衡。如果失去平衡，巨大的拉扯力是很難靠太空梯本身的強度來抵消的。事實上，即使處於完全平衡狀態，按照計算，眼下也沒有哪怕一種能滿足太空梯抗拉強度的材料，這也是太空梯構想面臨的一大技術難題。從理論上講，在現有材料中，抗拉強度能滿足太空梯需要的材料唯有20世紀末發明的納米碳管，它的材質比鋼鐵堅硬許多倍。

只在莫爾吉布群島或加拉帕戈斯群島上空這兩點建太空梯，顯然具有很大的地域局限性。為此，前蘇聯的G·伯利亞科夫又提出了「太空項圈」的構想：將這兩點及之外的靜止軌道上的衛星用纜繩連接起來，圍成一圈，這樣一來，這兩點以外的太空梯就無需花大力氣來進行軌道控制。這是今後建太空梯值得考慮的一個建議。

反物質送人去深空

20世紀70年代，英國曾打算建造無人宇宙飛船，讓它前往距地球約6光年的巴納德星。當時考慮通過核聚變來為飛船提供動力，但因未能解決「核聚變的啟動」以及「飛船的船體過於龐大」等問題，該計劃最終流產。

20世紀末，美國宇航局推出了反物質發動機的初步設想。所謂反物質，是指與構成物質的質子、電子或中子等「一般」粒子相對應存在的質量相同、電荷相反的粒子。一般物質與反物質發生反應，引起「湮沒」的現象，物質的質量全部轉化為能量，其釋放能量的效率是太空梭所使用的氫氧燃劑的100億倍，是核電站核裂變反應的1000倍，是核聚變反應的300倍。阿司匹林藥片大小的反物質產生的能量，足以讓一艘飛船巡弋至幾百光年以外，100毫克反物質足以代替太空梭上巨大的燃料箱和推進器中的燃料。所以，製造能量大、質量輕的反物質發動機是最佳選擇。

目前採用的反物質發動機設計方案，按湮沒的方式，分為固體核心、氣體核心、離子漿核心和粒子束核心四種。第一種方案是在熱交換裝置內進行湮沒反應，利用所產生的能量將氧推進劑加熱並從噴口噴出。接下來的兩種方案是讓反物質與氧推進劑直接發生湮沒反應，以磁力控制所產生的帶電介子或離子漿，讓其從噴口噴出。最後一種方案是直接進行一對一的湮沒反應，然後以磁力控制所產生的帶電介子，讓其從噴口噴出。這種方式的優點是只需要反物質燃料，不需要推進劑，可以極大地減少飛船的負載。使用粒子束核心發動機的飛船，速度可達到每秒116千米，與之相比，20世紀70年代發射的「旅行者1號」飛行器簡直就像一隻烏龜——速度僅為每秒17.4千米。科學家預計，使用粒子束核心反物質發動機的飛船從地球到火星最少只需24小時，最多也只要14天。

使用粒子束核心反物質發動機，飛船隻需幾毫克反物質就可以在太陽系內游弋，但是，如果要去像巴納德星那樣遙遠的太陽系以外的行星，則需要幾千克反物質，遠遠超出了目前的製造能力。實際上，以目前最先進的加速器而言，一年也只能生產十億分之一克反氫原子；如果想獲得大量反氫原子，就必須投入巨額資金建造生產反氫原子必不可少的冷卻環設備。看來，要想讓反物質推進的飛船啟航，人類還需要耐心等待，或許在下一個千年之內能夠實現。

「時間旅行」或許可行

一些科幻作品常常提到時間機器或時間隧道之類的概念，人們只要乘坐「時空飛船」就可以回到早已逝去的古代，或者前往遙遠的未來社會去旅行。例如，乘坐超光速的飛船，就可以追上正在傳播途中的、從地球上看早已逝去的古代事件所發出的光線。

科學家認為，可能用來實現時間旅行的載體有：超光速機器（使用超光速粒子）、Tipla機器（用超高密度物質製造的圓筒形物體，以超高速繞中心軸自轉）、蟲洞機器（1988年由美國加州大學的吉普·索恩提出）等。

所謂蟲洞，是因為它形似害蟲在水果中打出的隧道而得名。早在愛因斯坦的廣義相對論發表後不久，科學家就在理論上證明了蟲洞的存在。和黑洞一樣，蟲洞也是通過強大的引力場構成的一種時空結構。但是，與黑洞只進不出的單行道不同，蟲洞通常有兩個到空間的出入口。旅行者一旦進入蟲洞，只會得到一定的加速度，而不會像在黑洞中那樣被撕得身首分離。

地球與織女星的空間距離為26光年，但這個空間是彎曲的。索恩設想，在地球與織女星附近有可能存在一條穿越超空間的捷徑，這條捷徑就是蟲洞。一旦宇宙飛船超越蟲洞，你就會發現，原來可望而不可及的遙遠的織女星就在眼前。如果穿越蟲洞重返地球，飛船就回到了過去的世界。

構築蟲洞必須撕破空間。然而，空間不是空空的嗎？怎麼撕破，又怎麼挖孔？實難想像。從理論上說，蟲洞內的空間會被扭曲得極不自然，

以至無法使它保持暢通，就算能開通，也只是一瞬間。對此，索恩設想，首先用頻繁發生的「量子時空起伏」將「普朗克尺寸」的蟲洞擴大到可以讓飛船能夠通過的程度。所謂普朗克尺寸，其最小長度約為10-33厘米。其次，用不讓蟲洞蛻變的所謂高熱質物質使蟲洞穩定下來。另一方面，從理論上說，蟲洞的出入口均有巨大的引力場，但是極性相反。

像黑洞一樣，蟲洞入口具有巨大的吸力，任何物體甚至就連光都無法逃逸；而蟲洞出口則有巨大的斥力，拒絕任何物質和能量進入。也就是說，蟲洞出口只拋出物質和能量。所以，飛船返回地球時，瞬間就被從蟲洞出口拋射到地球，結果就出現了人們所說的回到過去世界的一幕。不過，包括霍金在內的一些科學家對時間旅行持否定態度，他們認為物理學定律不允許有所謂「時間機器」存在，時間只能向前、不能向後的特性是不容破壞的，無論用什麼方法製造「時間機器」都永遠不可能成功。對此，索恩反駁說：「在物理學深刻認識量子引力理論之前，誰也不能下結論。」

黑洞發電服務地球

地球能源正在日益枯竭，而支撐地球文明的太陽能也日益減少，人類進入了能量匱乏的窘迫時代。有趣的是，吞噬包括光線在內的一切物質的可怕怪物——黑洞，卻潛藏著巨大的能源，或許可供人類今後開發利用。

發電機由轉子和定子組成，導電的轉子在有磁性的定子中旋轉，即導體切割磁力線，產生電流。法國天體物理學家T·達摩設想，在一個帶電的旋轉黑洞周圍設置一個磁場，黑洞旋轉時就可產生強大的電流。當然，隨著黑洞能量被提取，黑洞的旋轉速度將逐漸減慢，只不過這是一個非常緩慢的過程。

黑洞的能量，除了與質量相關的引力能和與電荷相關的電能以外，還有與角動量相關的轉動能。英國著名物理學家羅傑·彭羅斯提出了一種利用黑洞轉動能的理論。對一個旋轉的黑洞而言，其最外邊是靜止界限，往裡是視界（外視界與內視界），靜止界限與視界之間是能層（儲能區），中心是環形奇異點。彭羅斯設想，將一個物體以逆著黑洞旋轉的方向放入黑洞的能層，這個物體在能層中被黑洞的潮汐（黑洞前部與後部的引力差）撕裂為兩部分，一部分被黑洞捕獲落向黑洞中心，另一部分帶著從能層吸收的能量被拋離黑洞。只要回收被拋出的部分，就可以獲得黑洞的能量。

一種更簡單的方法是將黑洞作為「引力阱」使用，即把放入黑洞的物質的勢能轉換為熱或光使用，其原理與水力發電站相同。具體的操作是：向黑洞放入氣體物質，使其在黑洞周圍旋轉構成吸積盤；盤內氣體因自身強力的摩擦產生高溫，開始發射強光；在盤的周圍設置太陽能電池板，吸收吸積盤帶來的熱輻射。

事實上，黑洞與其他天體的吸積盤就可構成一個黑洞發電系統，這樣的天體系統在宇宙中大量存在，比如X射線雙星（由黑洞與普通星構成）。至於黑洞發電站的使用年限，以X射線雙星建造的超大規模發電站而言，因吸入的是對方星體的氣體，因此使用年限最少也有幾百萬年，最多則可達幾十億年。

控制地震制服火山

覆蓋地球的地殼以下直到2900千米深處，是被稱之為地幔的岩石層。地幔作對流運動，對地殼產生壓力，一旦對地殼脆弱的部分構成突然破壞，就引發地震；而在地幔的上升過程中，當從岩漿分離的氣體噴出地表時，就引起火山爆發。

地震或火山爆發的能量，來自巨大規模的地幔對流。即使再過許多個千年，人類的智慧也同樣無法阻止地幔的對流。但是，控制地震或火山爆發在理論上是可行的。我們的目標是主動規避地震的危險，以期在某個特定區域阻止地震發生，或有計劃地在特定時間引起多次小地震，一點點地釋放能量，從而避免大地震的發生。

地震每級之間的能量差是30倍。要化解里氏8級地震，我們可以陸續引發上千次6級地震（6級地震至少對發達國家而言已不再構成威脅）。如果要通過引發4級地震來化解8級地震，則須引發上百萬次地震。如果能引發更大量的無害小地震，那麼就徹底解除了大地震之虞。要想避免地表出現斷層，則可在空間上分散地震的發生地點，或在不至於危及生命的地方誘發地震。

那麼，如何控制地震發生呢？關鍵在於地殼的性質。構造地球的岩石具有「結構敏感性」，就算物理條件發生很小的變化，岩石的微結構也會發生很大的變化。比如，如果含砂的地基受到震動，鬆軟的地層就會發生像流動的液體那樣的「液化現象」。又比如，反覆對地殼施加哪怕微小的力，也可能使地殼的強度下降。事實上，只要稍微改變黏土的含水量，黏土的硬度就會發生很大的變化。據此，如果向地下岩石注入含表面活性劑的水並通電，則地殼的強度、形變以及地下水的流動都會發生變化，這樣也就改變了地殼的狀態。從理論上說，這樣就有可能解除作用在地殼上的巨大壓力，或者一點一點地消除有害的能量堆積。實際上，向地下注水都可能引發微小的地震。

但是，如果人為地使某地的地殼性質發生改變，會對其他地方的地殼產生影響，而且影響將逐漸擴大，最終有可能引發令人意想不到的危險後果。所以，要想控制地震，就必須監視整個地殼狀態的變化，一邊預測一邊不斷地調整控制方法。為此，必須擁有精密監測地殼狀態、預測可能出現的變化的手段。

據說，俄羅斯正在研究如何利用巨大的裝置誘發小地震，從而避免大地震。他們應用儲存石油的地層，在地下有意識地製造了許多微小裂紋，成功地提高了石油的抽出率。

控制地震的原理同樣可以用於控制火山爆發。為了阻止急劇的火山爆發，一定要避免火山口被硬物堵塞。最有效的辦法，或許是將海水充分注入岩漿源或火山口堵塞處，使岩漿變軟並稀釋堵塞物。由於這種方法需要大量的水，所以可首先應用于海底火山或近海火山。

不過，想要在全球規模上控制地震或火山爆發，好歹也要再等1000年。假若1000年後還不能達到目的，那時的防災技術也肯定已經大大進步了。

想方設法阻止冰期

雖然21世紀世界面臨的一大難題是全球變暖，但從地球在過去1億年間的氣候變化趨勢來看，地球實際上正在迅速地變冷。不管怎樣變暖，地球早晚會進入下一個冰期（冰河時代），而冰期的嚴酷並不亞於全球顯著變暖。

地球上最後一個嚴酷的冰期距今已有大約1萬年。現在是比較溫暖的間冰期，但早晚要迎來冰期。著名氣象學家米蘭科維奇認為，冰河期與間冰期到來的原因，歸根結底是地球運行軌道發生的周期性變化。從地球圍繞太陽公轉運動的偏心率、地球自轉軸的傾角以及自轉軸歲差運動的周期變化，可以計算出自太陽的輻射量的變化。

米蘭科維奇根據理論計算提出，地球繞太陽公轉的軌道大約以10萬年的周期發生變化，從幾乎正圓變成橢圓，使地球離太陽更遠。米蘭科維奇還發現，地球的自轉軸傾角大約以每4萬年的周期發生變化，使得南半球或者北半球離太陽更遠。例如，現在北半球從每年6月的夏至起進入夏季，但大約1萬年後，屆時南半球將變成夏季。米蘭科維奇通過10萬年、4萬年、2萬年等周期的太陽輻射量變化，來預測可能引起的氣候變化。

科學家調查過去40萬年地球表層的溫度變化，結果發現每個變化周期大約為10萬年，與米蘭科維奇的預言幾乎一致。這個周期性變化的特點是：先經過大約1萬年的溫度急劇上升，然後是長達9萬年、但過程緩慢的持續降溫。那麼，下一個冰期何時到來呢？如果以過去40萬年的數據為基礎來預測地球未來的氣候，那麼地球從現在起就已開始向冰期邁進了。當然，對這個說法還存在很大的爭議。

與全球變暖相比，全球變冷對世界的破壞其實更大。公元4世紀前後發生過全球變冷，當時中亞各民族被逼南下，西方人也大遷徙，全球變冷成為世界大遷徙的直接原因。現在世界人口超過60億，每年以1億的數量繼續增加，其中約36億住在亞洲。如果全球再度變冷，巨大數量的中亞人將開始南下，不可避免地會造成國際社會的大混亂。

21世紀，對人類最大的挑戰實際上應該是對全球變冷的控制。作為寒冷控制技術，除了安全開發原子能等已有的能源外，還必須注重開發太陽能，以及用反射太陽能技術將能量傳輸到寒冷的區域，等等。總之，人們必須想方設法阻止或至少延遲冰期的到來。

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