但即便我们能克服建造出超快速飞行器的诸多技术难题,我们主要由水组成的脆弱柔软的身体仍将不得不面临许多与超高速行进有关的问题。另外,如果人类通过利用现有物理学的漏洞或颠覆性的发现而获得超光速的速度,那么,也可能会遇到很多意想不到的危险。
人体的耐受力是瓶颈
不管如何获得超过40000公里/小时的速度,我们都必须慢慢加速到这样的速度。对于人这种生物来说,加速和减速过快都可能带来致命的伤害:只要想想撞车时,车的速度在几秒钟内从数百公里/小时下降到零给人体带来的严重伤害,我们就会不寒而栗。牛顿也表达过这样的概念:任何物体在不受任何外力的时候,总保持匀速直线运动状态或静止状态,直到有作用在它上面的外力迫使它改变这种状态为止。这一定律被称为牛顿第一定律,也就是所谓的惯性定律。布瑞表示:“对于人体而言,匀速是好事,我们要担心的不是速度,而是加速度。”
100多年前,飞机问世,尽管飞行员可以在高速飞行中变换各种动作,但很多飞行员后来都报告了与速度和方向改变相关的一些莫名其妙的症状,包括短暂的视力衰退、身体变得沉重或失重等。后来大家都知道了,造成这一现象的“幕后黑手”就是加速度,或者直接就用多少个g来表示,一个g相当于地球的引力施加在有质量的物体比如人体身上的加速度,即重力加速度,约为9.8米每平方秒。
引力的方向都是垂直的,从头指向脚或相反,对于飞行员和乘客来说,这绝对是一个坏消息。当引力为负值时,血液从人的脚部聚集到头部,导致头部出现肿胀的感觉(我们倒立时也会出现这种情况),此时,人满脸通红,眼球充血。反过来,当加速为正值时,血液从头部蜂拥到脚部,在极端情况下,人的眼睛和大脑会缺氧,从而出现视力模糊等症状,严重时可能会导致完全失明,这种情况在专业上被称为“加速度引起的意识丧失(GLOC)”。
一般人大约能承受从头到脚方向5倍重力加速度带来的影响,超出这一限度就会陷入昏迷。而受过专业训练并穿着专业飞行抗压服的飞行员,则能在9倍重力加速度的影响下仍然意识清楚地操控飞行器。总部设在弗吉尼亚州的美国航空航天医学协会的执行主管杰夫·斯文特克表示:“短时间而言,人体能承受远超9倍重力加速度的影响,但如果持续时间过长,就很少有人能承受得了。”
如果只持续很短时间,人体可以耐受非常强大的加速度而不会造成严重伤害。目前的这项纪录保持者是美国空军上尉小艾利·贝丁爵士。在1958年的一次火箭发动机实验中,他的胸部加速度计显示了82.6倍重力加速度的惊人数值,当时他乘坐的安装了火箭发动机的滑轨器在0.1秒内从零加速到了55公里/小时,这导致他当场昏迷,但清醒过来后,他发现只是背部有些许擦伤,这是一次对于人体耐受力的绝佳展示。
执行不同任务的宇航员都曾经受过较大的加速度:一般在发射和返回地球大气层时,他们需要承受3到8倍重力加速度的影响。如果加速度的方向是前胸向后背的,此时的加速度基本无害人畜,因此我们可以看到,在绝大部分的飞船设计中,都会将宇航员们束缚在座椅上,使其面朝飞行方向,这当然是非常科学的设计。而一旦飞船在轨道以2.6万公里/小时的速度巡航,宇航员将不再感受到速度的存在,就像我们坐在高速飞行的客机中感受不到速度的存在一样。