第11章 神秘能量（第3/5頁）

在電線中，變化的電流產生磁場，磁場又會在另一根電線中產生電流。特斯拉幻想中的能量轉換是實現任意距離的無損能量傳輸，而現實中的電磁感應會隨著距離的增加而迅速減弱，所以電磁感應不適合用來傳輸能量。更糟糕的是，電磁感應沒有選擇性，也就是說，在能量傳輸的過程中，附近所有的電線和金屬導體都會產生電流，不管你想要不想要。我們可以做個簡單的實驗來證明這一點。如果把熒光燈管的一端靠近架空的高壓電線，一端接地，那麽熒光燈管在沒有接電線的情況下也會發光，這是因為熒光燈管兩端的電壓不同。但是，類似的效應在實際的能量傳輸過程中並沒有什麽作用。

在能量傳輸領域有一種能量源比核能還要強，或者更準確地說是能量儲存原理，那就是反物質。它也是《星際迷航》中“企業”號的燃料。雖然反物質引擎聽上去非常富有科幻色彩，《星際迷航》中的反物質原理也純屬虛構，但反物質是真實存在的。反物質是由攜帶和普通粒子相反電荷的反粒子構成的，而普通物質是由普通粒子構成的。

舉例說明，普通電子攜帶一個負電荷，與之對應的反物質——反電子（常被稱為正電子）則攜帶一個正電荷。因為攜帶相反的電荷，粒子與反粒子相互吸引，導致二者毀滅，粒子的質量完全轉變為能量。雖然粒子本身質量很小，但是愛因斯坦的質能方程式（E=mc2）告訴我們，每個粒子產生的能量都等於粒子質量乘以光速的平方。這可不是個小數字。

1千克（大概2.2磅）的物質和反物質碰撞毀滅產生的能量，相當於核電站10年的產能。反物質是宇宙飛船絕佳的能量來源，但應該強調的是，反物質並不像一些人想的那樣是“清潔能源”，因為產生反物質需要消耗的能量比反物質自身產生的能量還要大，而且肯定是由不那麽“清潔”的方式產生的。反物質本身不過是一種節省空間的儲能方式，如果你想建造一艘經典的科幻宇宙飛船，它還是有用的。想想1千克傳統燃料能提供多少能量，我們就會知道反物質作為儲能方式真的特別節省空間。

汽油和天然氣作為我們日常生活中最常見的能源，都是十分高效的儲能方式。1千克汽油大約能產生15倍於同等重量的TNT炸藥產生的能量（TNT炸藥看起來蘊含更多能量的唯一原因是TNT燃燒速度極快，會導致爆炸）。此外，汽油比現有的最好的電池的儲能能力強100倍。天然氣比液態汽油在儲能方面的能力更強，每單位質量的天然氣蘊含1.3倍於汽油的能量，但是天然氣的存儲體積更大。

宇宙飛船自然不是靠汽油驅動。阿波羅系列飛船使用氫作為能源，氫的儲能效率是天然氣的2.6倍，是已知的最佳儲能物質。未來可能會出現核裂變引擎，理論上對於同等質量的物質，核裂變儲存的能量相當於汽油的200萬倍。如果核聚變可以被利用，就是600萬倍。由此可見反物質的儲能效率有多高：每磅（或者千克）反物質可以提供20億倍於相同質量汽油的能量。

這個數字確實非常驚人，但是反物質並不會很快出現在日常生活中。宇宙飛船至少需要幾噸這種反物質才能完成有意義的星際旅行。制造反物質雖然可行，但技術上很難實現。就像美國作家丹·布朗的小說《天使與魔鬼》中提到的那樣，反物質由進行大型強子對撞機實驗的歐洲核子研究組織的實驗室生產出來，但反物質和對撞機是兩個完全不一樣的實驗（這是丹·布朗書中唯一和事實相符的論述），且反物質的生產速度非常慢。現在，全世界每年的反物質總產量低於百萬分之一克，所以用反物質做飛船的燃料還不現實。

我在《最後的疆界》（Final Frontier）一書中提到，人類正殫精竭慮試圖提高飛船的燃料使用效率。現在火箭普遍使用的氫氣或氧氣燃料的效率已經高於汽油，但仍然比不上核能，二者之間存在百萬量級的差別。如果要探索太陽系，核能至關重要。我們可以把核潛艇上使用的核反應堆和一個向後噴射帶電粒子的電動離子推進器結合起來，作為宇宙飛船的動力源，但這樣的能量源還不足以支持人類探索其他恒星。

最佳的核利用方案可能是核聚變，它也是太陽和氫彈的能量源。但是，如何利用核聚變作為推進力仍是一個問題。在20世紀40年代曾出現過一個天真但其實還算合理的解決方法，就是把一系列小的核彈從飛船後部放出，這需要在飛船的後部裝上用於防護的“推板”。“推板”是一塊由塗料保護的彎曲的鋼板，這塊鋼板需要吸收核彈爆炸產生的沖擊波，並推動飛船前進。如果核彈足夠小，爆炸距離足夠遠，飛船就會在結構不受損的情況下前進；沖擊波吸收系統確保每次推進不會產生太大的加速度，飛船裏的宇航員也就不會有生命危險。