第8章 太空防御
8.1 大敌当前
早在2039年10月份，中国天眼就捕获了一串奇特的电磁信号，经过解密发现：信号前面的一段是用二进制表示的自然常数e的前314位，这样的巧合使大家普遍相信，这是一串来自智慧文明的信息。然而信号后面的一组数据却显得神秘莫测：解析为数学常数的努力失败了，解析为物理常量的努力失败了，解析为时空坐标的努力失败了，解析为英语、汉语、德语、法语的努力更是徒劳无功。所以，至今没有人知道其中的确切含义。随后，全球各地的射电望远镜阵列开始跟踪定位，最终确定这一信号来源于1100光年之外的 M 51星系。显然，这是人类首次受到的来自外星文明的信息。然而，当外星文明如此真切的展现在人类面前的时候，更多的人表现出的是恐惧和怀疑！
显然，目前这个外星文明至少在一千年前就掌握了无线射频技术，了解了自然常数e和圆周率π的大小，很难预料他们现在的科技水平如何。如果贸然回复这串消息，又会给2000年后的人类文明带来怎样的影响？是否会如科幻作家所预言的那样，导致外星物种的大规模入侵呢？虽然“黑暗森林”法则未必正确，然而“猜疑链”却已在每一个人的心中形成了……
雄安，美丽的白洋淀旁矗立着一座球形大厦，全新的联合国总部坐落于此。12月5日，一个雪花飘飞的日子，国际军事特别会议正在这里召开，会议的议题则是针对最新发现的外星文明。这是一个由七个常任理事国组成的秘密会议。七个常任理事国中，除原有的中俄英美法之外，还包括德国和日本。由于是秘密会议，所以会议的规模并不大，列席会议的各国成员仅仅包括二十多位天文专家、军事专家、以及外交专家。大家共同围绕在一个蓝色的圆桌周围，圆桌由一个半透明的镭射屏幕组成，而屏幕上正展示着太阳系的立体模型。外星文明究竟是善是恶？人类的选择究竟是战是和，各国代表展开了激烈的讨论：
“我尊敬的各位朋友，请问你们到底在害怕什么呢？”泰勒摊开自己的双手，无奈的摇了摇头。作为一名美国天文学家，泰勒一直致力于外星文明的探索，此次会议中，他表现出了极大的热情，希望尽快推进人类与外星文明的联系。“你们认为，在我们面前的太阳系中，有什么是值得对方派出星际舰队来掠夺的呢？”泰勒继续补充道：
“抢夺某种质量吗？对不起，每抢夺1克物质，对方都需要消耗数十吨数百吨的物质；抢夺某种能量吗？很遗憾，每抢夺1焦耳的能量，他们都需要消耗数千万焦耳的能量；抢夺某种特殊成分的物质吗？抱歉，物理规律和化学规律在不同的星球上没有任何区别，一旦证实了某种物质的存在，人家照样可以在自己的星球上以更低的成本合成出来。如此看来，文明双方没有争夺物质和能量的可能。和平与发展不仅是人类的愿望，更是整个宇宙文明的发展方向，而只有文明的沟通协作才能快速达成这一目的。所以——”
说到这里，泰勒停顿了一下，他用手指轻敲了两下桌面，非常恳切的说道：“我们不要杞人忧天，必须尽快和外星文明取得联系，否则我们只会失去一次重要的发展机会！”
“是啊，当年美洲土著民族也是这样欢迎哥伦布的！”英国外交家大卫以调侃的口吻说道：“否则哪里有美洲今天的繁荣呢？”
“切，嘻嘻……”大卫的发言引来了一片讥笑。
“尊敬的泰勒博士，我想您的这番高论，可能连美国人民都不会同意的？”显然，这位日本军事专家山野川夫和大卫站在了同一阵营：“谁能断言外星文明掠夺的目标只是物质和能量呢？说不定对方需要的只是我们的天然环境！毕竟一个恒星系中，生物的宜居带是非常窄的……”
“山野君，怎么，太平洋的海平面又上涨了吗？您的家人没有受到影响吧？”发言的是法国天文学家布勒斯，他清了清嗓子继续说道：“是的，恒星的宜居带的确非常窄，但是宜居带只是孕育文明的摇篮，而不是束缚摇篮的枷锁。假设人类文明发展到地球环境无法容纳的程度，人类的做法不应该是搬家到其他星系，而是应该通过核动力减慢火星的运转速度，把火星拖拽到太阳的宜居带里来，位于地球以太阳为中心的对称点上，这样的做法虽然需要耗费很多能量，但远要比星际移民的成本低得多。我个人非常同意泰勒先生的观点，我们应当尽快与外星文明取得联系！”
“啪”，卡尔的手重重的拍在了桌面上，他是来自俄罗斯外交家，战斗民族的发言从来不会温文尔雅：“科学家总是对科学本身充满了向往，但整个人类文明，乃至整个太阳系的未来，不是你们这些科学家手中的玩具！”卡尔非常激动的说：“面对未知的星际文明，我更愿意相信黑暗森林法则，每个星际文明都是行走在黑暗森林中的猎人，任何声响带来的都是一片杀戮。以前的科学家霍金也曾经警告我们：不要贸然向外太空发出信号！”
“黑暗森林法则？”德国天文学家尤金一脸的不屑：“自从我们收到外星信号的那一刻起，就宣告了这一法则的失败，如果黑暗森林法则成立，那么，我们还能监听到此次的外星信号吗……”
“对不起，打断一下，泰勒先生，请问向目前的 M 51星系发射电磁信号需要多大体量的射电望远镜，20吨的体量能够满足要求吗？”
所有人的目光齐刷刷的转了过来，正在发言的是中国外交官司空。在别人发言的过程中，他两只手一直没闲着，左手不是在挠头，就是在抓耳朵，而右手则一直刷刷点点的写写画画。在这里，司空是最年轻的外交家，他性格直率，行事果断，无论身处在什么场合，司空都是身着便装，而且一举一动都不拘小节，曾被媒体评为最不像外交家的外交家。同时，他还是孙浩宇的高徒，是这里唯一精通天文学的外交专家。
“司空先生？现在我们还没有确定是不是需要发射信号呢？”山野川夫提醒道：“恐怕不适宜讨论设备体量问题吧？难道中方也同意与外星文明联系吗？”
“不，各位先生，我想诸位所担心的不过战争与和平的问题，其实我们的决策未必只能在战与和之间做出！”说着，司空站了起来，他随手一挥，圆桌会议上的太阳系模型随即缩小成了银河系的模型：
“我们不妨这样来做：首先，请美法两国双方筹备建造射电望远镜和星际飞船，飞往距离太阳系4光年外的比邻星系，以那里作为信号中转站向 M 51星系发出信息。即使2000年后有外星物种入侵，他们也只会直扑比邻星，届时如果对方保有足够的善意，我们再主动示好也为时不晚。假设他们意在入侵，则将来的人类也可以根据自己的军事实力相机而动：如果我们有能力歼灭对方，则可以主动发起伏击；如果与对方的实力相差悬殊，也可以悄无声息的隐匿自己。各位以为如何？”
“好啊，同意！”泰勒和布勒斯激动的站了起来，以他们为首，大多数人都做出了回应：“嗯，这样既可以最大程度的规避风险，又可保障文明双方的通讯联系，的确是两全之策”。
“慢！”山野川夫冷静的说道：“这样做似乎还不够稳妥，我们可否在军事上也采取一个与此类似的万全之策呢？”
“军事方面我也曾考虑过，”司空回应道：“大家看看是否可以这样做，请美俄双方把冷战时期的重型*器武**收集起来，中方可以用东风29号亚光速火箭把它们送入小行星带附近。这一举动同样包含着两层含义：如果对方是善意的，则我们可以用这些*器武**带走小行星带的一些陨石，在小行星带的荆棘丛中开出一条通路，为星际文明的交流开辟一片坦途。如果对方存心不良，则我们又可以用这些*器武**劫持小行星带中的一些陨石，伺机与来犯之敌对撞。”
“好啊，届时，小行星带中的每一块陨石都可以被导弹捕获，成为人类抗击来访之敌的重要*器武**。”山野川夫点了点头：“这样一来，我们就把小行星带变成了人类家园的重要屏障。”
“这的确是个好主意，在太空战中，最重要的不是能量而是质量，如果没有这些陨石，我们要把几吨重的物体发射到同样的距离，则需要消耗相当大的能量。”泰勒也肯定的说道。
“是的”司空继续补充说道；“目前我们的确没有能力对对方的善恶做出预判，我们更没有权力代替自己的后代做出选择，但我们有责任未雨绸缪、也有能力防患于未然。将来无论是隐是现，是进是退；我们都为人类的未来做好了充分的准备；至于未来是战是和，是福是祸，就留给子孙后辈选择好了。”
最后，司空的方案得到了大家的一致同意。只不过，还有一些具体的技术细节要解决，有人提出：
“如果将重型*器武**交给中国的导弹发射，安全问题如何解决？彼此的信任关系又如何建立？”
对此，司空回应：“导弹的技术细节以及发射过程中的所有数据可以向国际社会全面公开，欢迎大家共同监督，此外，导弹发射到小行星带以后，燃料消耗已经过半，这也就意味着，这些重型*器武**再也没有动力重返地球了。”
还有人提出：“如果我们通过星际飞船向 M 51星系发送信息，信息的内容是什么？”
显然，这则消息中也应该同时包含战争与和平的两种意味。经过讨论，大家一致认为，这则简短的消息就是： E=mc 2！对于好战的民族而言，看到这则消息必将不寒而栗。而对于和平的民众而言，这又表示着最稳定、最持久的能量来源，是现代文明发展的基本动力。
决议做出后，各方迅速行动，从2040年至今，已经有数千枚东风导弹抵达了小行星带附近。在核聚变动力的推进下，东风导弹的最高速度已经达到了光速的5%，虽然导弹的速度已经很高了，但是导弹的发射过程却仍在不断改进，从过去只能逐个发射到连续发射，从线性编队到矩阵编队，我们连续攻克了一系列技术难题，可以一次性发射数百枚导弹。最近又有二百多枚导弹要同步发射，而导弹排兵布阵的过程正是研究相对论的绝佳机会。
8.2 排兵布阵
“同学们，今天我们不做相对论的理论推导了。”孙浩宇走进会议室，看着大家面面相觑的表情，孙浩宇补充说道：“今天我们要亲眼见证相对论的尺短钟慢效果，稍后，我们将在大屏幕上对亚光速导弹阵列排布情况进行实时监控。”接着，孙浩宇向大家介绍了此次导弹发射的基本情况：
在此次导弹发射的过程中，每9枚导弹编制为一组，组和组之间又成5行5列的矩阵排布，这样一来导弹阵列中就包含了225枚导弹。发射过程中，这些导弹之间会相互协调，相互配合，以相同的速度同时从地表起飞，保持整齐的阵列飞向小行星带。到达目的地附近时，所有导弹会停止加速等待地球的指令，此时每组导弹之间的横纵间隔都会保持0.1光秒的距离，当收到地球的一声令下后，原来一组内的导弹中，有8枚会分别调整自己的行进方向，分别部署到四面八方。于是一个5×5的矩阵会逐渐展开成15×15的矩阵。在整个过程中，所有导弹必须要像国庆阅兵的军列队一样：方方正正，整整齐齐。
“切，中国就爱搞形式主义！”听到这个声音，大家不约而同的望向了泽天秀吉，看着大家愤怒的表情，泽天也自觉失言，不好意思的挠了挠头，“抱歉，当我没说好了。”
“没有关系，大家有什么疑问随时可以提。”孙浩宇郑重的表示：“这种操作看似形式主义，实则是实力的象征。要对二百余枚导弹排兵布阵，我们的目的当然不是为了视觉效果的震撼，而是以此来积累经验，保障在未来战争需要的情况下，人类可以具备同时操作上万枚导弹的能力。”
说话间，黑色大屏幕上已经出现了5行5列的亮点，导弹排兵布阵的任务即将开始——
小行星带位于火星和木星之间，由一大堆大大小小的散碎的陨石和冰块组成，它们距离地球并不是很远，只有两三个天文单位、大约2000光秒的距离，加之东风导弹使用核动力推进，尾部的亮度非常高，因此我们在地球表面即使通过普通的天文望远镜观察，也可以亲眼目睹这样的盛况。只不过，普通民众只能看到排兵布阵的画面，而孙浩宇的团队则可以同时看到这一过程中的所有数据：
现在，会议室中心，漆黑的大屏幕上整齐的显示着5行5列一共25个亮点，其中的每个亮点都代表了*绑捆**在一组的9枚导弹，周围的小屏幕上则可以看到每一组导弹的速度、位置以及它和其他导弹沟通协作的详细数据。
实际上，要保障所有导弹像仪仗队一样整齐行进并不容易。它们到地球的距离已经超过了1800光秒，在导弹飞行过程中，假设我们从地球上操控它们，等到某个导弹的运动状态出现了偏差后，再从地球上发出指令对它进行调整，那就完全于事无补了。因为我们在地球上只能看到的它们30分钟前的样子，就算这枚导弹已经爆炸了，我们也只能在30分钟后才能看到。同样的，如果此时地球向导弹发出调整指令，导弹也只能30分钟以后才能收到，而导弹的速度是光速的5%，如果操控上存在60分钟的延时，恐怕这颗导弹早就从我们的视野中消失了。解决的方法只有一个，就是让这些导弹根据它们之间的相对位置和相对速度进行自我调整，整个调整流程如图8-2所示：
在每颗导弹的行进过程中，每隔1秒就会向自己上下左右的四颗导弹发射定位光波，定位光波到达四颗导弹以后会被反射折回，如果在误差范围内，发射光波的导弹可以同时收到定位信号的回波，则可以证明自己的运行速度平稳，方向位置准确、无需进行任何调整；
相反，如果有三个定位光波反射信号同时返回，一个信号存在时差，则证明在那个信号方向上的导弹位置出现了错误，需要通知对方进行调整；
如果两个信号返回正确，另外两个信号返回错误，则可以沿着两个信号正确的导弹连线的中垂线调整，沿着中垂线行进可以保障导弹到两个导弹的距离相等。调整过程中，先使两个错误信号其中之一达到正常，再去检查和修正最后一个信号来源；
如果四个定位信号的返回时间全部都参差不齐，那么就要先调整行进方向上位置，使自己位于行进位置的中点，之后再伺机调整其他方向。在导弹行进的过程中，只要按照这样的逻辑不断循环往复的修正，整个导弹队列就会步调一致、整整齐齐。
介绍完基本情况以后，大家开始关注导弹之间的协作信息。数据显示：每组导弹发射、接收定位光波的信号时差是0.2000秒，这意味着在万分之一精度上，每组导弹之间的横纵间隔都是0.1光秒。目前，导弹所在的平面与地球的连线垂直，而且地球到这些导弹的距离是导弹空间间隔的两万倍左右，因此地球上传来的所有命令都几乎可以同时到达每一颗导弹。换句话说，对这些导弹阵列而言，地球所在的位置相当于完美的上帝视角。无论是向导弹阵列发送指令还是接收信号，都可以忽略信号时差的影响。
当导弹接近目的地以后，开始在行进方向上逐渐减速，又过了几分钟，导弹行进速度达到了最低，为重新布阵做好了准备。随后，地面指挥中心发来了“布阵”指令，每一组导弹随即自动解绑，成为了9个独立行动的主体。紧接着，随着“右移”指令的到达：25组导弹中，每组中的一颗同时向右加速，如图8-3所示：大屏幕上的5×5矩阵中，每个小亮点右侧都分离出了一个比较暗的亮点，保持着相同的速度向右前进，于是这些右移的25颗导弹形成了一个新的阵列，而且整个新阵列右移的速度越来越快。
一开始，由于右移的速度不高，新阵列的队伍非常整齐，但随着速度的增加，新阵列的队形发生了一些微妙的变化，数据显示：在向右飞行的导弹阵列中，每颗导弹都通过定位光波的回波判断，左右方向上的两颗导弹离自己的距离太远了，于是主动收缩了彼此之间的前后距离，这样一来，大家从大屏幕上看到的情景就如图8-4所示：右移的整个矩阵中，左右方向的宽度缩短了，而上下方向的距离始终保持不变。与此同时，大家还发现，与原来的导弹阵列中的时间相比，这些导弹的时间间隔都变慢了一些，而且导弹运行的速度越快，时间变慢的就越明显，然而在右移方阵中，每颗导弹的回波时间显示的却仍然是0.2000秒，这说明运动参考系的时钟的确变慢了。
而在大屏幕旁边，一块小屏幕上显示了更为奇特的景观。这块屏幕是以原导弹方阵为参考系模拟显示的，参考系的坐标原点正是原方阵的中心。在原点内的导弹看来，自己组内飞出的导弹行进的最早，在导弹飞出0.1秒以后，上下左右的四颗导弹才飞出，又隔了0.141秒，左上、右上、左下、右下的四颗导弹才飞出，显然，这是由于更远的导弹起飞的信号需要传播更多的时间才能到达。但这样一来，结果就如图8-5所示：25个飞行的导弹阵列就形成了一个奇怪的阵型：它们共同组成了一个向右的大于号。
因此，无论从地球这里的上帝视角看来，还是从这些导弹原来静止的坐标系看来，向右飞行的导弹阵列都是不整齐的。但奇怪的是，这些导弹的显示数据却非常正常，它们都认为自己前后左右的导弹到自己的距离严格保持在0.1光秒。按照狭义相对论解释，出现这一场景并不奇怪，这只不过是移动的坐标系在运动方向上的空间收缩。
当这些导弹即将抵达指定位置时，导弹开始逐渐减速，从地面看来，导弹之间的左右间距也随着速度的降低逐渐拉伸到了正常的尺寸。最终，导弹调整完毕的结果如图8-6所示：
整个新的导弹阵列在原导弹阵列的右侧停了下来，形成了一个完美的10×5导弹阵列，导弹间距仍然完美的保持在0.1光秒，整个调整过程不到三分钟。
右移队列调整完成后，左移的指令随即到来，在原来的25组导弹阵列中，每组中的另一颗导弹开始左移。在大屏幕上看来，如图8-7所示：该过程同右移的阵列类似，开始时队伍非常整齐，随着左移速度的增加，整个左移方阵开始在前进方向上收缩，当左移速度达到最大时，这一收缩比例达到最小。
与此同时，大家还关注了另一个监视屏幕，这个屏幕是以整个左移方阵为参考系模拟显示的，坐标原点坐落于左移方阵的中心，在这个屏幕上，大家看到的模拟场景如图8-8所示：
左移方阵自认为保持着完美的5×5方阵，各个导弹之间的时空间隔几乎始终未变，而原有的方阵则向右加速离开了自己。在此过程中，最中间的一组导弹最先加速右移，在不到0.1秒后，右侧的导弹开始右移，之后上下两颗导弹开始右移，最后是左侧的导弹也开始右移。因此，在左移的导弹阵列看来，原导弹阵列的右移行动没有达到整齐划一的效果，左侧导弹的运动要比右侧稍早一些。这使得原导弹阵列看起来在左右方向上缩短了。由于距离远的导弹移动信号需要更多的时间才能传递过来，因此移动的整体图景照样是一个向右的大于号。也就是说，在左移的坐标系看来，静止不变的原导弹阵列发生了步调不一致的整体右移，静止的坐标系发生了时间间隔变慢以及空间收缩的现象。如果我们把左移和右移的两组视图对照一下就不难发现，相对论的尺短钟慢效应的确只是相对的。
最后，左移的导弹阵列开始减速，导弹之间收缩的左右间距逐渐拉长，当导弹停止后，又一个新的阵列完美停在了原阵列的左侧，如图8-9所示：一个15×5的导弹阵列形成了。
随后，上移和下移的两组导弹阵列开始同时移动，五分钟后，阵列变成了一个十字形。最后，左上、右上、左下、右下的四组阵列开始同时移动，十字形的阵列最终变成了一个完美的15×15的方形导弹阵列。在此过程中，所有导弹阵列都会毫无例外的发生两个现象：
一是运动过程中时间间隔变长，二是在运动方向上空间收缩。尽管在调整完成后，各个导弹的横纵间距都保持在了0.1光秒，然而在运动过程中，除了中间原有的导弹之外，各个方向运动的导弹时钟频率都明显变慢了，直到这些导弹调整完毕以后，时钟的频率才恢复了正常。最终，所有移动过的导弹时间都保持着一个固定的延时，直到它们重新接受到地球发来的对时指令，才重新统一了彼此的时间。
尽管狭义相对论理论出现已逾百年，然而尺短钟慢的效应从未以如此清晰的形式呈现在大家面前。即便如此，大家对相对论的误解仍然无法全面消除。有人提出：目前出现的尺短钟慢效应是否和导弹的控制程序有关？如果换一种程序，是否这种现象就会消失呢？于是大家展开了讨论：