未來待解之謎
1小時周遊世界
如果一種新式飛機能從圖紙變成現實，搭乘這種飛機的旅客就會聽到類似的通告如下：“歡迎各位搭乘第OE001次班機從紐約飛往北京。預定飛行時間45分鍾，飛行高度100公裏。”美國總統裏根曾給這種太空飛機一個外號：21世紀的“東方快車”，它兼具超音速協和客機與太空穿梭機的特色，環繞地球飛行一周，隻需一小時左右。
美國國家航空暨太空總署和英國宇宙航行公司，曾分別設計出這樣的太空飛機，雙方的設計大致相同。太空飛機將以特快的速度飛行，最高可達音速的25倍，目前最快的協和客機隻達音速的兩倍。
“東方快車”與普通飛機一樣，將在機場跑道起飛降落，卻像太空船一樣，能在大氣層之上飛行。太空飛機樣子漂亮，狀似飛鏢，能在大約10分鍾內攀升至地球大氣層外緣，並增速至協和客機速度的兩倍，然後加速進入太空，以超音速飛機10倍以上的航速飛行。太空飛機以這種速度在太空飛行，接近目的地，才重返大氣層，像普通飛機一樣降落。
科學家的初步研究顯示，特超音速太空飛機的構想是可以實現的，其原型機將在本世紀末升空試飛。期望中的太空飛機不但能快速運載旅客作環球飛行，而且能將衛星送入太空，以及圍繞地球飛行的太空站服務。
這種飛機的設計者希望用太空飛機取代命途多舛的穿梭機，認為其費用應低於太空穿梭機的五分之一，而且不必使用1986年導致“挑戰者”號失事的固態燃料火箭助推器。但若要達到此目標，必須有一種完全不同的引擎。
專家試圖設計出一種全新的太空飛機引擎，可利用升入太空前穿越的空氣，因而不必像目前的太空火箭那樣攜帶大量燃料。太空飛機將由嶄新的超音速燃燒衝壓式噴射引擎發動。這種引擎靠太空飛機的運動吸進大氣中的氧，然後氧和液態氫燃料化合，推動太空飛機，航速為音速五倍以上，高度升至15公裏。到這個高度，就發動普通液態燃料火箭引擎，以液態氧替代取自大氣的氧，將太空飛機推入太空。這項計劃一旦實現，韋爾納小說中的環球航行就不必用80天，隻需80分鍾即可完成。
太陽能是未來的能源站
太陽是個巨大的能源站，在一小時內送到地球的能量，人類一年也用不完。僅這一點就足以證明，地球上所需能量，大部分可取自太陽。
在20世紀初，油價不穩定，礦物燃料逐漸減少，加上公眾對核電廠越來越不信任，許多科學家於是致力發展太陽能工業。不久以前，變幻無常的天氣和漫長的黑夜一直是無法克服的障礙，因而無法在地麵建立太陽能發電係統，滿足現代工業的需要。今天有些科學家認為已找到了解決辦法，就是利用先進的太空技術接收太陽能。
這種全新科技係統由許多顆太陽動力衛星組成，科學家相信可利用它們收集陽光，轉化為有用的能量。這些衛星將在地球上空22300裏高處的軌道中運行，百分之九十九的時間沐浴在陽光裏，隻會在一些預料得到的短時間內因日蝕而曬不到陽光。
陽光將由巨大的太陽能電池組收集，電池組與氣象衛星、通訊衛星的供電電池相似。裝電池的鋁框架大得難以想像，比地麵上看見的任何人造物都大，約長12公裏，寬3公裏，麵積與紐約的曼哈頓島差不多。
這些衛星在軌道中永遠對準地球上某一點。收集到的熱能轉變為電能，以微波形式發射到地球。微波是一種甚高頻的不可見無線電波，不論晝夜晴陰，都可由天空發射至地麵。
發明太陽動力衛星的美國科學家葛雷塞博士設想了一套辦法：將微波束聚焦於叫做矽整流二極管天線的接收盤上，每個接收盤可及的範圍為50平方公裏，微波束在盤上轉化為電力，蝕入電力網。據葛雷塞博士的計算，將來每一顆衛星的供電量，相當於今天五座中型核電廠。
這個係統的主要運載工具，是新一代可重複使用的太空貨機，其載貨量將比載重3噸的太空穿梭機大20倍。太空貨機先把衛星材料運往在低空軌道中運行的中途集結站，待初步裝配完畢，再把半完成的衛星送入軌道，作最後裝配。衛星裝配妥當後，可能重達10萬噸。
雖然衛星係統的費用隻是推測，但有些估計數字著實驚人。葛雷塞計劃要發射110顆太陽動力衛星進入軌道，環繞地球運行，因為他認為這樣才可滿足美國的電力需要。批評者說，隻有無畏的總統才敢要納稅人支持這項冒險計劃。反對者又指出，這還會引起保護環境的與健康問題，必須克服，比如微波會幹擾無線電通訊，向地麵發射的微波束可能損害人類健康。
葛雷塞博士承認這項計劃有待進一步研究。美國國家太空委員會對計劃很感興趣，建議深入研究。
由於世界對能源需要日增，對這類衛星的需求也日益迫切。古代，許多民族都相信，是太陽把生命氣息賜予一切生物的，因而加以崇奉，太陽將來可能賜予人類無窮能量，滿足不少生活上的基本需要，因而再度受到尊崇。
在大海裏種莊稼
在美國加裏福尼亞州海岸附近，數萬畝莊稼在海流中輕輕搖擺，正由收割船進行收割。看來收成相當好，可望刷新紀錄：畝產一千噸。
這真教人難以相信，但是這個農場並非夢想，而是現實。所收獲的是一種奇異的海藻，學名為巨藻，俗稱海帶，這是世界上生長最快的植物。
日本人很早就懂得以海帶作為食物，並且用海帶製成藥品和肥料，但是其主要價值，可能在於用作未來的能源。到20世紀末或下世紀初，從海帶取得的燃氣可能是工廠和家庭取暖的能源，由此取得的汽油可用作公共交通工具的燃料。
科學家以嶄新觀點研究他們稱作生物量（可以再生的有機能源，例如樹木等）的問題，原因很明顯，目前的能源，主要是地殼所儲存的天然氣、石油和煤，這些都不能再生，終有一天會枯竭。海帶作為一種生物量，如今已成為許多科學研究的中心課題。
植物物質發酵，能生產可燃燒的氣體，供應能量，但要經濟實用，必須大量供應生物量才行。世界大部分耕地必須用來種植糧食作物，可種植產生有機燃料作物的田地極少，將來必須從海洋中開發這種有價值的能源。
海帶符合要求。一天能生長兩公尺，有些品種可長到600公尺長。科學家估計，在一個兩公裏見方的海洋農場裏，相隔10公尺種一條海帶，其收成將可滿足兩千人永久所需的能量。
開發這種生物量，所需的技術既複雜又昂貴，但把理論付諸實踐的雄心與努力，已漸獲支持。最早的工作大部分正由美國燃氣研究所進行，實驗農場準備建在加州海岸外5公裏的海中。
這個農場看來很像有些人家後院中的轉動曬衣繩架，隻是體積大得多。中央是一根柱子，柱上有許多輻條，條上繃著蛛網般的繩子，這些都在水麵下，整個結構由浮標吊著。
海帶的根附在這個結構上，用泵從1500公尺深處汲水供應養分，因為下層冷水的養料比上層的豐富。目前，科學家對實驗結果感到滿意，哪怕在惡劣天氣下，海帶也長得很好，繁殖極快。
這種構想中的巨大漂浮農場，將設有碼頭、直升機坪和工作人員生活設施，每年至少收割3次，收割次數越多，海帶長得越快。海帶收割後搗成漿，用船送到岸上的加工廠發酵，產生燃氣。
由於地球表麵三分之二以上為海洋，用來生產海帶的地方幾乎不受限製。若采用這種嶄新的曬衣繩架式種植法，目前不長海藻的深海也可生產海藻。
基因診病有望實現
醫生為人治病，最主要的還是依靠人體本身。人體有驚人的抗病療傷能力，隻是有時候需要借助一點藥物來激發這種潛能。今天看來，未來最有效的藥物將會取自人體本身，由蛋白質製成。
蛋白質成份很多，有酶、抗體、激素等。酶又稱酵素，也是一種蛋白質，能加速人體內的化學反應；抗體有助於抵抗感染；多種激素充任化學物質信使。人體內約有25000種蛋白質，科學家能夠鑒別的，至今不到百分之二，可是就在這百分之二中，有一類稱為肽，又稱肽激素，在醫學上備受重視。
蛋白質由氨基酸構成，氨基酸的主要成分是碳、氫、氮和氧。就目前所知，一切生物共有的蛋白質約由20種氨基酸構成。氨基酸由肽鍵連接，肽是鏈中的環。
許多種肽都由腺某一腺體分泌，如腦中的丘腦、下丘腦和大腦垂體，胃旁的胰髒等。現在還不完全明白肽究竟有些什麼功用，也不知道肽的功能為何分得那麼專門。
根據某種學說，肽以拚板原理工作。每種肽都有特殊的形狀，隻與一種特殊的受體拚合，受體可能是蛋白質，也可能是激素或其他物質。肽會“找尋”合適的受體，兩者一經拚合，立即產生連串化學反應，激發酶向細胞發出“信息”，使之按身體需要生產特殊的蛋白質。
有些含肽藥物已經使用多年了，例如，胰島素用來治療糖尿病，生長素用來促進發育，催產素用來促使產婦分泌乳汁。
在美國，含肽藥物已獲準用來醫治某幾類侏儒病、不育症或者早熟症。另外，還有些在試驗中的肽，可能用來治療癌、抑鬱、失眠和愛滋病。科學家還希望用含肽藥物來治療目前無法醫治的疾病，例如，早老性癡呆症。將來還要研究用這類藥物來控製生育，以及代替抗生素。
科學家複製出足量的天然肽作藥物使用，不過是近年的事。70年代，化學家改進了一種人工製肽的技術：將肽鏈的第一個氨基酸鍵合到微小的樹脂珠上，洗去不要的氨基酸，再將其鏈接到第二個小的樹脂珠上，洗去不要的氨基酸，再將第二個氨基酸鍵合到第一個上，這樣反複地做，直到製成整條肽鏈為止。如果全部過程電腦化，肯定可以在幾天內按照所需數量製出藥物。
化學家不但複製出天然的肽，還能改變氨基酸的排列次序，使之發生重要的一些小變化。他們可用這種方法賦予人造肽某些特性，例如天然肽所不及的持久效力。
由於這種新藥物藥力極強，使用的劑量可以大為減少。人造肽的功用與人體本身的相同，很少會引起不良的副作用。
基因由一串串去氧核糖核酸構成。去氧核糖核酸是複雜的分子，控製生物細胞的功能。每種生物在生命開始時都是一小簇完全相同的細胞，每個細胞都有發揮任何功能的潛力。例如，腎細胞本來也可能變成毛發細胞，毛發細胞也有變為腦細胞的潛能。細胞繁殖時，各自的去氧核糖核酸分別指令其細胞改變結構以發揮特殊功能，比方說變為臂骨細胞而不變為神經細胞。科學家還不知道，在去氧核糖核酸結構中，究竟是哪些成份起作用，製造出差異這麼大的細胞。
有一種發光的煙草植物是美國聖地牙哥加裏福尼亞大學生物化學家的研究成果，他們將一個螢火蟲基因放進草的細胞裏。做這項實驗的念頭源自對螢光素酶的研究，螢火蟲會發光是因為有這種酶，要把它從螢火蟲體內抽出來，非常困難。因此，科學家從螢火蟲的去氧核糖核酸裏取出適當的基因，植入大腸杆菌中，杆菌繁殖，生產出大量螢光素酶。
研究人員培植出這種酶後，開始思索如何加以利用。可否使它成為一種看得見的標記？研究人員推想：如果能把這種螢火蟲的基因融入某種植物或動物的基因裏，隻要看看生物體內哪些部分何時發光，就能了解基因的作用了。
研究小組選了煙草來做實驗。先將螢光素酶基因拚接在一個植物病毒的基因裏，再將拚合基因植入一個細菌中，使之大量繁殖，把細菌生產的基因與煙草葉的細胞一同培養，長出煙草。
研究員將含有螢光素的溶液澆灌這些煙草。螢光素也是螢火蟲體內的一種化學物質，和螢光素酶產生反應而發光。結果，煙草在黑暗中發光了，光很弱，但是靈敏的底片和錄影設備可把它拍攝下來，習慣了黑暗的人眼也察覺得到。正如研究人員所希望的，有些地方發光較亮，他們可辨明基因機製中哪些部分在起作用。
科學家已經開始計劃用這種技術來研究其他生物的遺傳作用。如果知道了基因如何傳達指令以及為什麼有時指令會發生混亂，將來也許可以將新的遺傳信息引進細胞，消除缺陷。
科學家相信，有一天遺傳工程可能提供治療法，醫治基因缺陷所引起的癌症和其他疾病。
生動的警報係統是一種比較複雜的生物傳感器。科學家目前正在研究的最先進生物傳感器，是一種化學生物傳感器，用來測定血液中特殊物質（如葡萄糖）的濃度。
密西根大學的科學家已研製成一種葡萄糖生物傳感器，供糖尿病人使用。這種傳感器形如膠囊藥丸，植在靜脈裏，用細小的光學纖維連到體外。“膠囊”直徑不到五十分之一，病人不會感到不舒服。光線射到光學纖維上，“膠囊”中的顏料會隨血糖的多少發出不同強度的光。光的強度若產生變化，即表示血糖的濃度有了改變，這遠比病人或醫生用一般的測定方法來得靈敏。
科學家不僅研製傳感器，同時也在研究輸注器。輸注器是植在人體內的微型泵即可，於需要時將藥物壓送至需要的部位。1981年，新墨西哥大學開始進行胰島素輸注器的臨床實驗。輸注器由微芯片的電路控製，電路由醫生用小型手提無線電控製器操縱。
研究的目的是製造一套“閉合循環係統”：由生物傳感器測出危險，自動啟動輸注器注射藥物，消除危險。醫生隻管例行的保養工作和更換植入的微型泵。
華盛頓大學也在研究胰島素輸注器，希望製成一種薄囊，會隨血糖濃度的高低開閉，按需要釋出胰島素。整個係統完全模擬健康人體把胰島素釋入血液的方式。
生物傳感器和輸注器的研究大都為了造福糖尿病人，其實這些設備也適用於其他病者。例如，要是用閉合循環係統控製高血壓，病人不必每天吃藥。
新技術也造福癌症患者。輸注器把適量的抗癌藥物與止痛藥送到需要的部位，不但可以減少用藥的劑量，而且減低目前許多患者所受藥物副作用的影響。
生物傳感器還有許多用途，例如，可以在懷孕早期測出有缺陷的基因，也可以在身體健康受損害前及早發現多種疾病。看來，晝夜護理病人的體內“醫生”並非天方夜譚，而是指日可待的醫學突破。
提前預測地震
世界上每一年的有感地震多達上千次，傷亡和破壞在所難免。傷亡人數可能成千上萬，財產的損失有時高達千百萬美元。
發生地震的地方通常是在地殼板塊相遇之處。南北美洲的西岸、地中海一些地區、亞洲的太平洋沿岸，都是世界上地震最多的地方。發生過地震的地點，往往會再次地震，甚或三、四次發生地震。舉例來說，葡萄牙首都裏斯本先後於1344年、1531年和1755年發生地震。上述後一次地震幾乎全城被毀，預料中的一次地震則迄今尚未發生。
舊金山是另一預料會發生嚴重地震的城市。上次地震發生於1906年，死了700多人，還引起大火橫掃全市。下次地震可能更加嚴重，美國地質勘探局估計會有3000～10000人死亡，要看地震發生在當天什麼時刻而定。地震可能很快就會發生，這是要盡快找出準確預測地震方法的一個原因，以便事前采取措施，盡量減少損失。
舊金山市位於聖安底斯斷層附近。這是世界上地震活動最強烈的地方之一，也是全美國受到地震局最密切觀察的地方。科學家把這裏每天發生的弱震繪成圖表，嚐試找出地震活動的模式。
有一組研究人員利用雷射技術測量地層最小的移動。他們用安置在斷層兩側的鏡子反射一束雷射，反射方向的微小變化說明雷射下的地層已稍微移動了。測量震顫的地震儀極其靈敏，連附近的車輛往來都會對它造成嚴重影響，必須剔除汽車的震動才可記錄地殼本身的震動。
1975年2月4日，中國東北遼寧省的專家預測海域附近將發生地震，當局下令地震區內各城鎮疏散人口。100多萬人擁至市內和郊區的空地。就在那天下午，一次嚴重的地震襲擊海城，城內九成房屋損壞或倒塌。據估計，疏散人口的決定救了數萬人的性命。
這樣準確的預測是史無前例的。中國科學家以他們對地質活動的觀測為依據，同時根據一些其他現象來預測地震。他們注意各地動物有異常活動的報告，如雞棲高枝、魚躍水麵、蛇離洞穴等。
中國地震專家準確預報海城地震，轟動了世界，可是一年多後，再次證明地震是無可預測的。
1976年7月28日，中國科學家正在唐山開會，討論地震即將來臨會出現什麼征兆，就在那天災難發生了。一場強烈的地震襲擊了唐山，樓房倒場，死亡人數近25萬，這是近代傷亡最慘重的一次地震。
觀察自然現象或用科學儀器測量，都難以可靠地預測地震。科學家新近卻發現了一件驚人事實。
根據記錄得知，同一地點發生地震的時間非常有規律。位於舊金山與洛杉礬之間的帕克菲爾德鎮，幾乎相隔22年發生地震一次，下一次應在2005年前發生。許多地震學家已親自到那裏去研究一些現象。在那裏正采用靈敏的地震儀和雷射測量係統作詳盡的觀測。如果真的發生地震，這將有助於證實：規律論是預測地震的一種科學根據。
宇宙射線對人類的影響
1912年，奧地利物理學家赫斯乘氣球上升至平流層，希望能解開一個多年來使科學家困惑的謎。
科學家在實驗中發現，充電物體即使與地麵完全隔絕，仍不免慢慢失去電荷。他們認為原因是空氣中帶電粒子進人物體將其電荷中和了。
這些帶電粒子究竟是從哪裏來的？是在地球上產生的還是外來的？赫斯決心要找出答案。大抵他自己也想不到，那次氣球飛行竟然替此後二十年的工作奠下基礎，他也因之於1936年獲得諾貝爾物理學獎。
在上升的最初2000公尺中，他攜帶的簡陋儀器測出空氣中的帶電粒子逐漸減少，證明至少有部分帶電粒子由地球內某種東西造成。今天我們知道那是地殼的自然放電現象。
他升到最高處，帶電粒子的數目又增加了，這至少說明也有來自天空的影響。赫斯繼續向外大氣層上升，遇到一種越來越強的襲擊，他後來稱之為“宇宙射線”。
宇宙射線主要由原子、電子、原子核的碎片和少許高能γ射線混合而成，能量極高。有些宇宙射線粒子可以到達地麵，但大多數和地球大氣中的原子相撞，把原子打碎，產生帶電粒子，這些帶電粒子最後襲擊地球。用專門儀器可測到這兩種粒子。
宇宙射線粒子移動得很快，一個粒子所含能量足以把平放的一本書托起一英寸，比構想中最強力的粒子加速器所能賦予一個粒子的能量要高出一億倍。天體物理學家早就在找尋宇宙射線粒子的來源及其前進速度如此高的原因。
科學家研究宇宙射線的來源，遇到的一大難題是宇宙射線從不沿直線前進。宇宙射線受星球間磁場的影響，沿彎曲盤旋的路線前進，因此不容易追尋其來源。
假設宇宙射線源於太空中活動激烈的區域，看來比較合理，所以科學家都留意這類區域。他們認為宇宙射線可能來自爆發恒星（超新星）和旋轉迅速的脈衝星。這兩種星都可能迸發出高速移動的原子碎片。
科學家研究古老岩石和極地的冰，發現了過去到達地球表麵的宇宙射線的強度。一些有1000萬年曆史的樣本顯示，宇宙射線的強度有時比所屬時期的平均強度高三成。強度升高時，地球附近的太空量大抵正有超新星爆發。
科學家對宇宙射線會產生什麼影響也感興趣。我們已知放射性會引起遺傳物質變異，宇宙射線既有放射性的特性，那麼宇宙射線與地球表麵的放射性結合，會不會也對生物產生同樣影響？科學家認為是很有可能的。
變異通常是有害的，但是有時候生物的變異也會增進其生存機會，是進化之本。有益的變異累積增多，品種逐漸改良，最後變成不同的新品種。
宇宙射線增強雖然對個別生物有害，卻可能會加快進化速度。宇宙射線來自極遠處，對地球不斷產生影響，這些影響可能十分深遠。
太陽是不是地球生命的主宰
從太陽核心得到的新證據，使天文學家的基本信念動搖。他們一向認為太陽是一個永恒穩定的星體，自50億年前誕生以來，絕大部分時間都在穩定地發出光芒，然而中微子的研究使人對這信念生疑。中微子是太陽核心產生的微小粒子，即太陽中心熱核反應的副產品。這種反應把氫變為氦，又放出太陽能，維持地球所有生物的生命。
中微子可以說是一種虛無縹緲的粒子，沒有電荷，也幾乎沒有質量，即使有也極小。中微子能穿過物體，好像物體並不存在一般。地球表麵每平方寸，每秒有近2500萬個中微子穿過，其中隻有極少數與相遇的其他宇宙粒子發生作用。
盡管中微子難以捉摸，科學家還是設計了探測儀器，儀器深埋地下，以隔離轟擊地球表麵的其他粒子和某些輻射。
世界上第一個中微子探測器，設在美國南達科他州利德市霍姆斯塔克礦場。那裏有一個遊泳池般大小的槽，盛滿全氯乙烯液體（通常用作幹洗劑）。在極少數的情況下，一個中微子會與液體中的一個氯原子發生作用，產生放射性的氖。每探測到一個氦原子就表示液體曾受到一個中微子撞擊，證明太陽核心在發生核反應。
太陽表麵的溫度約為華氏10000度，天文學家由此可算出太陽釋出的能量，估計那地下槽所能探測到的中微子數目。
如果天文學家的推斷正確，那麼研究人員每月應可測得大約25個中微子，可是設在霍姆斯塔克的探測儀器平均每月隻測得8個。這項實驗曾反複進行多次，每次的結果相同，證明來自太陽的中微子有三分之二失蹤了。
為什麼會有這種不正常的現象？太陽在起變化嗎？不可能!有些天文學家認為，確實產生了預期的中微子，但是有三分之二在到達地球的探測器之前已變了型。中微子共有三型，現有的儀器隻能探測到其中一型。至今尚無人能提出令人信服的解釋，闡明中微子變型的原因。
另一種可能是：太陽核心的實際溫度比根據表麵溫度計算出來的低一成。有些科學家認為這可能是迄今尚未弄清的大量粒子的弱相互作用，這種作用常在太陽核心內發生，能將熱量擴散，降低核心的平均溫度，減少產生中微子數量。如果真是這樣，太陽就會長期保持穩定，永恒不變。