近一個世紀以來，人們想把獨立含碳分子（如液體苯）壓縮成一種有序的類鉆石納米材料，一直未能成功。這次，研究人員動用了橡樹嶺國家實驗室的大型高壓裝置，壓縮了含6個碳原子和6個氫原子的苯分子。在壓縮過程中，扁平的苯分子堆積在一起、彎曲、斷裂，然后隨著壓力的緩慢釋放，原子以一種完全不同、卻仍高度有序的方式重新連在一起。碳原子形成四面體結(jié)構(gòu)，氫原子“掛在”外面，四面體互相連接，形成了細長的納米線。制造納米線所需的高壓限制了它的生產(chǎn)規(guī)模，目前一次只能生產(chǎn)幾立方毫米，所以還不足以用于工業(yè)量級。下一步的目標是解決這個制造難題，讓鉆石納米線能在更易實現(xiàn)的條件下生產(chǎn)。

拜丁說，用苯分子的自然排列引導(dǎo)形成這種新的鉆石納米線，也讓以碳氫為基礎(chǔ)制造更多其他類分子成為可能，比如添加其他原子，讓它們與納米線結(jié)合。通過擠壓預(yù)先設(shè)計的液體配方，就能造出大量不同的材料。鉆石納米線可以使許多行業(yè)獲得巨大改進，比如超強而輕質(zhì)的線纜，使建造三萬多公里長的太空電梯成為可能。

四、星際迷航

宇宙，人類最后的邊疆。這是星艦“企業(yè)”號的航程。它持之以恒的任務(wù)，是去探索未知的新世界，找尋新的生命和新的文明，勇敢地航向前人所未至的領(lǐng)域。

——電影《星際迷航》，1979

科幻電影《星際迷航》中曾經(jīng)提到一種沖量引擎，它無需化學燃料即可驅(qū)動飛船飛行?，F(xiàn)在，美國宇航局的一個研究團隊號稱證實了這種引擎的可行性。

2014年7月末，在第50屆聯(lián)合推進技術(shù)大會上，來自美國宇航局約翰遜航天中心的研究團隊展示了這一引擎的測試結(jié)果。該團隊報告稱，他們探測到引擎產(chǎn)生的30至50微牛頓的推力，相當于讓一根羽毛飄浮起來所需的力量。考慮到他們的裝置是一個能測量一微牛頓力的扭擺，這個力已經(jīng)算是不小了。這就像是用一個精確到20克的廚房秤來稱東西，結(jié)果讀數(shù)為一公斤。也就是說，有東西讓指針發(fā)生了顯著移動。

這種引擎的概念來自于物理學家麥克斯韋1871年進行的一項計算，他提到光子會施加一種微小但可測的壓力。各國航天機構(gòu)已經(jīng)計劃發(fā)射擁有巨型太陽帆的空間探測器，憑借太陽風將其吹送到太陽系中最邊遠的地方。歐洲伽利略衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)顧問羅杰·索耶把這個構(gòu)想推向了新高度，提議利用這種力量制造引擎。基本原理是，沿著一條管道反射微波，管道長度與微波頻率相對應(yīng)，可使兩者相互加強。若一端較寬，那么微波在管壁的反射次數(shù)減少，因此可對這一端施加更大的力量。如果微波引擎真的取得成功，其影響將是革命性的。它將首先被應(yīng)用于衛(wèi)星，利用太陽能電力來驅(qū)動微波引擎，大幅削減交通工具的燃料成本，“讓機翼與輪子壽終正寢”。

然而，科學家們紛紛站出來給這篇論文潑冷水，他們認為該引擎違反了動量守恒定律。他們將Cannae Drive（名稱源于“企業(yè)”號飛船首席工程師口頭禪：“物理定律是不能改變的”，又稱電磁引擎）與之前的常溫核聚變和超光速中微子相提并論，認為其根本不可能實現(xiàn)。加州理工學院物理學家肖恩·卡羅爾說：“通過量子真空虛擬等離子體實現(xiàn)推進式動量傳遞是荒謬的技術(shù)囈語，比《星際迷航》中的科幻想象更不實際?！?

雖然部分解釋讓人無法信服，但Cannae Drive的實驗結(jié)果卻令人好奇。論文的作者說，此實驗是要證明運用傳統(tǒng)磁等離子體動力學原理，通過量子真空虛擬等離子體實現(xiàn)推進式動量傳遞的可行性。對科學家來說，失敗并非一無是處，弄明白一項實驗的失敗原因往往和弄明白實驗的成功之處幾乎同樣重要。對太空迷來說，僅有太空電梯還不夠，當你被提升到地球同步軌道后，總想再去更遠點兒的地方，要是這種電磁引擎研制成功，目的地從冥王星到參宿四任你選擇。

五、回到未來

路？我們要去的地方不需要……路。

——布朗博士，《回到未來》，1985

2014年6月，《自然·通信》雜志發(fā)表的論文指出，在量子層面上“外祖父悖論”是可以得到解決的。

澳大利亞昆士蘭大學的研究團隊，使用光子來模擬進行時間旅行的粒子行為。通過對光子行為的研究，科學家們揭開了現(xiàn)代物理中一些怪誕的方面。在模擬中，研究人員考察了進行時間旅行的一粒光子的兩種可能結(jié)局?？茖W家們想知道這粒光子與更早之前的“自己”之間會發(fā)生什么。

在實驗中，科學家們設(shè)置了一種虛構(gòu)的情景，即假設(shè)一粒光子穿越了正常的時空，并與被困在閉合類時空曲線的蟲洞中的另一粒光子發(fā)生相互作用。然后，通過對第二粒光子行為的模擬，讓他們得以獲知第一粒光子的行為，結(jié)果顯示，只要對第二粒光子進行適當?shù)奶幚?，就有可能引?dǎo)第一粒光子發(fā)生相應(yīng)變化。要想在量子層面上進行操作，必須盡量選用盡可能微小但卻能獨自存在的粒子，比如說光子。

將上述內(nèi)容替換為外祖父悖論的說法，就是你穿越回過去，阻止未婚的外祖父與未來的外祖母相遇，現(xiàn)在的你的確會發(fā)生一些變化。

顯然活人是沒法縮小到光子那么小來進行時間旅行的，但已經(jīng)有人踩著懸浮滑板體驗《回到未來》中的拉風感覺了。在科幻電影《回到未來》第二部里，馬蒂踩著一塊懸浮滑板逃過了一劫。2014年，美國建筑師亨德森讓它變成了現(xiàn)實，他開發(fā)了一款滑板，具有4個能提供磁場的“懸浮引擎”。只有當滑板下方存在金屬導(dǎo)體時，這些引擎才能發(fā)揮作用，產(chǎn)生彼此互相排斥的磁場。這塊懸浮滑板足夠支撐130千克的重量。運用相似技術(shù)的磁懸浮列車每米軌道的造價達到了75萬美元。懸浮滑板金屬軌道成本“僅有”每米1萬美元。有商業(yè)頭腦的公司已推出了一個售價299美元的“懸浮引擎開發(fā)者工具箱”，購買者可以將懸浮組件取出，安裝在任何想要讓其懸浮的物體上。該組件可以承載28千克的重量，一塊電池大約能懸浮7分鐘。

六、神的九十億個名字

上帝、耶和華、安拉……這些都是人造的符號，神真正的名字是不可呼喚的……

——阿瑟·克拉克：《神的九十億個名字》，1953

現(xiàn)代宇宙學的一個重要理論是宇宙誕生于創(chuàng)世大爆炸。大爆炸不僅僅是理論，還被眾多的天文觀測證據(jù)所支持，這些證據(jù)包括宇宙微波背景輻射和宇宙的持續(xù)膨脹。但大爆炸的起源仍然是一個謎團。宇宙學家提出的一種解釋是宇宙是自發(fā)形成的，大爆炸是真空量子漲落的結(jié)果。這聽起來有道理，但無人能證明它。好在中科院武漢物理與數(shù)學研究所的研究人員在2014年發(fā)表論文，用數(shù)學證明宇宙確實是源自虛無的真空。

20世紀上半葉，一些宇宙學家試圖將量子力學和廣義相對論結(jié)合起來，但都徒勞無功。物理學家約翰·惠勒和布萊斯·德維特提出的“惠勒-德維特方程”就是量子引力/大一統(tǒng)理論的一個數(shù)學框架，其核心是海森堡測不準原理。亞穩(wěn)態(tài)假真空的波動有可能允許一個微小的真空存在，這種現(xiàn)象發(fā)生之后，會出現(xiàn)兩種可能性：如果真空泡沒有快速膨脹，它會立即消失；如果真空泡膨脹到足夠大，宇宙的誕生將是不可避免的。這篇論文證明了微小的真空泡一旦出現(xiàn)，就有機會以幾何級數(shù)膨脹，形成宇宙。

用數(shù)學證明宇宙的起源問題，與僧侶窮舉神祇所有可能的名字一樣奇妙?，F(xiàn)在的問題是，如果數(shù)學家用新的方程證明了我們的宇宙本不該存在，會發(fā)生些什么呢？

【責任編輯：楊楓】