第21章 新太空时代的到来
随着军事和情报界在整个战后时代尽最大努力与不明飞行物对话保持距离,另一些人则开始更直接地参与其中。
几个世纪以来,科学家们一直试图解释和理解各种自然现象,但新一代人开始寻找他们所看到的答案。
他们第一次考虑天空中都有什么?
这种探索存在于科学和唯心主义的罕见交叉点中,并且无意中带有 1940年代和 50年代军国主义无处不在的色彩。
毕竟,在那个时期,制造炸弹并估计其影响的不是将军,而是物理学家、工程师和数学家——事实上,我们这个时代最著名和最重要的科学对话之一就发生在一个致力于研究现代最著名和最重要的武器形式的实验室里。
讨论发生在1950年夏天的某个时候,当时科学家恩里科·费米和另外三位科学家埃米尔·科诺平斯基、爱德华·泰勒、赫伯特·约克正在洛斯阿拉莫斯国家实验室共进午餐。
这些人正在新墨西哥州准备在南太平洋的埃内威塔克环礁进行最新的国家核试验,这是迈向全热核装置的关键部分。
但那天,兴趣已经转移到科诺平斯基在最近一期的《纽约客》上看到的一幅有趣的漫画上。
艾伦·邓恩的插图引用了困扰纽约市的一连串无法解释的垃圾桶盗窃案,故事讲述了一个飞碟降落在一个遥远的星球上,以及一群外星人从地球上带回的纪念品:带有纽约标志的铁丝垃圾桶。
这些人都没有认真对待外星访客的想法——作为物理学家,他们知道星际旅行所需的速度是无法实现的——但这并没有阻止好奇的头脑在他们面前解开这个谜题。
费米转向泰勒。
“爱德华,”他问道,“在未来十年内,我们有多大可能得到物质物体运动得比光速还快的明确证据?对于这个问题你怎么看?”
泰勒想了想,然后回答说:“十的六次方,大概就是百万分之一的概率。”
“这概率太低了,”费米嘲笑道,“概率更像是百分之十。”
他通常称之为奇迹的几率。
这既不是泰勒也不是科诺平斯基可以争辩的。
辩论已经尘埃落定——十分之一——然后继续进行。
后来,在富勒旅馆吃午饭时,他们展开了新的对话,费米似乎一无所获,插话问道:“可是,他们都在哪里呢?”
众人都笑得合不拢嘴。
“尽管我的问题来自清澈的蓝色,但桌子周围的每个人似乎都立刻明白他在谈论外星生命,”泰勒后来回忆道。
大家对这个想法很感兴趣,又讨论了几分钟,最终同意“到下一个生物位置的距离可能非常大,事实上,就我们的银河系而言,我们生活在树枝上的某个地方,远离银河系中心的大都市区。”
费米悖论是一项智力上的挑战——如果生命在宇宙之外如此普遍,为什么我们没有看到更多呢?
从这个问题引申出更多的问题,这些问题将影响不明飞行物时代的新科学时代:
星际旅行是因为太困难、太遥远还是太先进?
到我们的地球或太阳系造访难道不值得吗?
或者,也许最令人难以忘怀的是,地球上的生命实际上是孤独的吗?
虽然历史上天文学和海军力量长期以来一直联系在一起,但这两个实体在二战期间前所未有地走到了一起,包括通过洛斯阿拉莫斯的工作,但很少有案例研究比射电天文学的兴起更能体现这种合作,这与天文学家几个世纪以来长期从事的面向夜间的光学工作截然不同。
直到1933年,贝尔实验室的科学家卡尔·扬斯基首次探测到来自银河系的辐射后,这门学科才真正出现。
当时25岁的扬斯基一直在研究无线电电话信号中的大气干扰,在新泽西州马铃薯田里,用旧福特T型车轮制成的转盘上安装了一根一百英尺长的天线,以精确定位静电的位置。
一年后,他成功地从雷暴中识别出静电,但仍然对另一种每二十三小时五十六分钟重复一次的神秘输出形式感到困惑。
这种信号很微弱,而且很难追踪——扬斯基无法分辨它是否来自附近的电线、设备,甚至来自太阳。
直到一位天体物理学家朋友指出,时间信号间隔相当于天空中一个物体旋转到天空中同一地点所需的时间长度。
这被称为“恒星日”。
这一突破激发了扬斯基使用天文图进行未来的追踪,这反过来又揭示了静电实际上是从人马座附近发出的微弱辐射。
这一发现的宣布在最初引起了极大的关注。
《纽约时报》在其头版刊登了一篇报道,标题为“追踪到银河系中心的新无线电波”。
但在大萧条高峰期缺乏科学资金和扬斯基的业余资历推迟了进一步的研究。
射电天文学的前沿在十年的大部分时间里一直处于停滞状态,直到两个关键发现使进一步发展成为可能。
第一个是射电望远镜的发明,由无线电爱好者格罗特·雷伯于1937年在伊利诺伊州惠顿发起。
射电望远镜使用直径9米的抛物线金属片,形状为后世熟悉的电视卫星天线,雷伯能够仔细跟踪他的发现,并最终于1940年将其提交给奥托·斯特鲁夫的《天体物理学杂志》。
看到这项研究后,斯特鲁夫惊呆了。
它们非同寻常,揭示了专业天文学家从未意识到的事情:外太空的声音很大——比任何人想象的都要响亮得多。
但是为什么?
又是如何做到的呢?
“人类自古以来就对无线电声音的宇宙充耳不闻,现在突然这种新的声音充斥着宇宙,”在俄亥俄州立大学创办射电天文台的约翰·克劳斯回忆道。
多年来,雷伯一直在绘制天空的声音,但“听到”星星是很困难的——信号非常微弱,需要大量的类似于电视卫星天线的望远镜来收集它们。
许多人感叹,除非这些工具的灵敏度和精确度能够取得更多进展,否则更多的进步似乎是不可能的。
幸运的是,对于雷伯和其他跟随他们的人来说,一个新的发现就在眼前。
虽然人们很容易过度简化原子弹,并宣称原子弹是二战中出现的最重要的技术,但导致纳粹德国战败的武器,也许比其他任何武器都更重要,这就是英国人所说的RDF,用于无线电测向。
该武器依赖于将电磁无线电波反射到潜在目标并测量反射时间以计算距离和位置,自 1930年代以来才开始实践,当时英国邮政局从事短波通信的工程师开始注意到附近的飞机扰乱了他们的信号。
不久之后,英国、美国、苏联、德国、日本、荷兰、法国和意大利这八个国家都在秘密地竞相将这项新技术带入世界。
到战争开始时,英国已经建造了一系列精心设计的信号塔楼,称为“链式家园”系统,使其能够大致定位来袭的德国空军轰炸机(这是最大限度地利用其人手严重不足的皇家空军的关键辅助手段)。
但真正扭转纳粹德国的是通过令人难以置信的英美伙伴关系,美国国防研究委员会主席范尼瓦尔·布什和他的英国同行亨利·蒂扎德爵士在战争最黑暗的时刻之一之间建立了独特的关系。
1940年 9月,包括蒂扎德在内的一个秘密英国代表团逃离闪电战前往华盛顿特区,在首都主要思想家的私人堡垒宇宙俱乐部共进晚餐时,他和布什计划进行一次世界历史上前所未有的合作——联合防御,以利用英国的科学与美国制造业,使其成为现实。
这个目标的基石是英国人秘密带来的一个装置——一个被称为“谐振腔磁控管”的圆盘大小的小硬件,一种比美国人拥有的任何东西都强大一千倍的测向装置。
它被藏在一个普通的金属公文包里,由一位不起眼的威尔士物理学家携带,在美国首都度过了第一个晚上,锁在英国大使的酒窖里,然后被送到热心的NRDC科学家手中。
很快,磁控管就被运往纽约郊区的燕尾服公园,这是由富有的慈善家和发明家阿尔弗雷德·李·卢米斯创建的实验室。
卢米斯已经研究了一段时间的无线电探测和测距(或者美国人称之为雷达)的问题。
那年夏天,他发明了第一把雷达枪,用来捕捉庄园周围道路上超速行驶的汽车。
在接下来的几周和几个月里,他将美国一些最聪明的人聚集在一起,其中十人后来获得了诺贝尔奖。
在燕尾服公园实验室和麻省理工学院新建立的设施,称为辐射实验室,参与一项任务,即在1941年2月之前将雷达的工作原型放在战斗机上。
到战争结束时,最初只有二十名员工,后来规模扩大到比曼哈顿计划还要大。
在这项努力中,雷达很快被证明是一种多用途和必要的工具,可用于从陆地和海上探测北大西洋的德国U型潜艇并保卫关键的车队。
安装了雷达的飞机每小时可以搜索三千平方英里的海洋。
再加上盟军在破解纳粹密码方面的成功,盟军能够在 1943年击沉一部分德国潜艇。
那年秋天,在通过敌对水域的2,500艘潜艇中,U型潜艇只击沉了9艘,而自己损失了25艘潜艇,这一不可持续的比例几乎使德国海军的威胁大大降低,并为大规模军事集结创造了条件,从而导致1944年6月诺曼底登陆的成功。
到那时,雷达已被证明对防空至关重要,以至于在最初入侵后仅六天就向奥马哈海滩交付了一个巨大的微波预警系统。
随着战争的结束,雷达的变革性影响继续发展。
1946年 1月 25日,《纽约时报》头版宣布雷达已成功探测到月球,这是人类迈出的真正的第一步,从根本上改变了许多人看待外太空的方式。
自从人类第一次仰望天空以来,所有天文学家在研究恒星、行星和宇宙时都局限于可见光波长,但当军方开始推测地球是否有一天能够探测到外星人时,“如果地球之外存在智慧人类生命,这些信号可以得到他们的回应,“空军少将哈罗德·麦克莱兰说。
我们甚至可能会发现其他行星已经发展出了比我们自己更先进的技术。
在后来的跟踪不明飞行物的持续尝试中采用了雷达的使用。
一小群研究外太空深处的天文学家,寻找可能的外星文明,也将其带入了他们的实践中。
突然间,看似寂静的夜空充满了暴力和神秘。
“射电天文学导致的信息推翻了理性发展的宇宙的想法,取而代之的是相对论的、超高能的宇宙,这些宇宙由可怕的、暴力的、无法控制的力量组成,如黑洞和类星体。这是一场革命,”杰西·格林斯坦回忆说。
致力于进一步实施该方法并研究其结果的射电天文学中心迅速出现在全球各地,在许多情况下得到了军事剩余设备的帮助。
在英国,物理学家伯纳德·洛弗尔在曼彻斯特大学组装了他的设备,其中有价值超过100万英镑的发射器和设备将在战后废弃。
澳大利亚人在一定程度上依赖于一个旧的陆军炮兵雷达系统,该系统最终带来了迄今为止最大的惊喜和天文突破之一:星际信号。
“没有人相信无线电噪声可以从外部星系中拾取:所隐含的绝对力量令人难以置信,”技术历史学家罗伯特·布德里解释说。
但澳大利亚团队的天空调查显示,它可能来自两个星系,NGC 5128和M87,后者距离地球500万光年。
布德里写道,天文学家在他们的最后一篇论文中非常紧张,害怕......被拒绝出版,因为它太令人难以置信了。
到 1950年代中期,人们普遍认为射电天文学是未来的关键。
1954年,海军研究办公室和美国空军开始向该领域投入资金,四所大学开设了新的研究生课程以专注于该学科。
海军研究实验室在华盛顿特区大楼的屋顶上建造了一个50英尺高的望远镜,为抵达波托马克河的旅客创造了一个引人注目的新地标,在短时间内,提供了重大的新贡献,包括发现来自猎户座星云和金星的新热辐射。
新投资的激增直接造福了正在崛起的一代科学家,其中包括一位在这场革命开始时来到哈佛天文台的年轻人。
