我們把歷史看做時間軸,一系列重大的事件將時間帶回到幾千年的過去。到了該做重大思考的時刻了,不同於一條直線,想像一張連接交互著數十億信息的大網。它們環環相扣,創造了我們所了解的一切,我們宇宙,我們的星球和我們自己。當我們透過科學的鏡頭,去思考一些歷史性的時刻的時候,我們迸發出了一個革命性的新想法。原子的運動引領著人們,文明和星系的運動,正如我們所了解的歷史一直在擴展。
歷史上最偉大的頭腦之一,試圖破解一個不可能的秘密,在達文西的筆記本上畫滿了鳥類和蝙蝠的圖示,至少有 100個頁碼。他所有的思考只為探尋一個問題,人類如何才能飛起來?在達文西之前我們的祖先抬頭看著鳥兒,想要徵服天空。但是在整個人類的歷史上,只有少數人接受了這個挑戰。在2000年多年前的古代,中國人用巨大的風箏作為實驗。18世紀兩個法國人乘坐熱氣球升到了天空。
19世紀的英國有人設計出了滑翔機。但是真正的飛行,是指去到你想要去的地方,而不是隨風飛翔。在1852年的時候,法國的一位發明家他試圖用小型的蒸汽機,驅動巨大的氣球來解決這一個問題,但當時因為功率不夠的問題,導致他沒有達到飛行的目的。傳統的歷史告訴我們,萊特兄弟製造出了人類第一架飛機。實現了人類動力飛行的夢想。
在137億年前,我們穿越早期的宇宙進行旅行。它在大爆炸之後一秒鐘之後的一段時間,物質在引力的作用下開始形成,引力將會操控一切,這對於飛行來說會形成無形的障礙。在某些星球上比如說木星,它的引力是如此的強大。在其他的世界,比如說在月球上以至於你不要用多大的力氣,就能跳很遠的距離。地球上的引力處於中間的一個水平。但也足夠強大到讓我們落在地上,同事呢也能弱到讓一些動物飛翔。
那麼,可以飛的昆蟲和鳥類是如何抵禦重力的呢?非常的明顯,鳥類在飛行的技巧方面得到了非常大的進化。這不只是歸功於翅膀,這只是它們背後的力量。鳥類的翅膀由胸部和肩部的肌肉驅動,這些肌肉佔據了鳥類一半的重量。對於人而言,這些相同的肌肉只佔了我們人類體重的5%。因此呢,俺鳥類有我們人類十倍多的飛行能力。所以呢,不論達文西是怎樣去設計,人類也不能像鳥兒一樣在空中去飛翔。人類是需要不同的飛翔策略。
20世紀,是發動機的年代。機器擁有著超越人類50倍之多的力量。那時候有兩名自行車修理工認為,用汽油所產生動力的發動機可以有足夠大的力量將飛機帶上天。在那個時代,發動機是由鋼和鐵製成的。金屬的強度是很高的,但同時重量也是很巨大。有關萊特兄弟飛機上的材質必須高強度和輕重量。如果發動機太重了,飛機是不可能離開地面的。為了抵抗重力啊,他們需要革新。
有一種金屬的強度非常的高,而且靈活。並且在重量上要比鋼輕三倍。也就是它的質量講很小但是強度很大,這是一個非常偉大的組合,也是地球上最常見的一種金屬物質,那就是鋁。但是它從來都不以單機的形態存在。鋁原子一旦在地球內捕獲到氧氣和礦物質,便不會讓它們輕易的離開。19世紀後期鋁的提取技術還是很不成熟,很難被提取。
因此那時候的鋁比黃金還要珍貴。法國曾經將幾條鋁片和法國國王的王冠放在一起展示。由此可見,鋁在那個時候是有多麼的珍貴。但是呢,卻要比黃金常見2600多萬倍,也因此它將走入每戶的家庭。一位年輕的化學家將化學溶液接通了電極,從而分離出了鋁原子。這個方法使得鋁可以被大規模提煉出來。因此呢,在後來萊特兄弟的飛機上的發動機,就採用了鋁鑄缸體。
這一改變使發動機的重量減輕,減少了原來的一半,甚至更多。但即使這樣引力依然沒有被克服。飛機的其他部件同樣需要將強度與質量結合起來。鳥類如何用肌肉的力量抵抗引力,也揭示了如果缺乏強大的輕巧的材質比如鋁,人類徵服天空的想法是不可能實現的。但是引力是飛行永恆的一個敵人,萊特兄弟面臨的仍然是一個質量的問題。
那麼什麼樣的材料才能達到這樣的要求呢,地球再一次給他們提供了所需要的東西。在3億年前的地球,大陸都是連在一起的,我們叫盤古大陸。距離海岸線數百英裡的內陸,則是非常的乾旱。很多樹木因此而死亡,但是有一些植物卻長出了一種東西,以保護它們的種子,比如雲杉樹。盤古大陸分裂之後,它被帶到了世界各地。其木材有著非常獨特的性質,其他的樹木比如橡樹特別的重,而重量小的呢,材質又太差了很容易折斷。
而雲杉樹就剛剛好,強度很大,而且質量又小。因此呢,在那個時候是製作飛行器的最合適的材料。於是在最理想的時刻,為了抵抗引力讓人類送到天空之上,地球本身為人類提供了實現這一目標的關鍵因素。一架飛機讓世界變成了得以飛翔的世界。如今在世界各地,每一天都會有超過9萬架的飛機起飛。如果不是因為那個歷史上最重大的時刻,地球上遭遇了乾旱,我們是不可能飛行的。
今天呢,我們已經看飛行這件事情非常的普通了,但是在之前有一段時間,在地球上飛行是不存在的。那麼誰才是地球上第一個飛行者呢?讓我們看一下史前森林,在3.25億年前,第一個飛起來的生物,並不是鳥,而是一種非常原始的昆蟲。可能是因為這種情況,當這隻昆蟲從高處掉落下來的時候,它試圖而晃動了一下背後的肢結。從而下滑到了非常安全的地方,後來呢,經過幾代的一個進化肢結就變成了翅膀。飛行絕對是最好遊覽這個地球的方式。飛行同時也是一種生存的策略。在2.6億年前那是一個大衝撞的時代。當時有一顆差不多有珠穆朗瑪峰大小的行星衝向了地球,恐龍也因此而滅亡了,只有一小部分生存了下來,並在後來慢慢演變成了我們現在看到的鳥類。
鳥類那個年那個時候沒有滅亡的其中一個原因,可能就是因為會飛行。能飛到火苗的上方,找到一個安全的地方。有可能就是一個大湖中間的一個小島,在那裡它們避免了滅絕,因此飛行使它們獲得了生存。而它們的生存是與我們相關的,我們需要鳥類和會飛行的昆蟲,來給我們賴以生存的莊稼傳播授粉。從而呢也為我們提供食物。
因此我可以肯定的說,如果沒有飛行了,就不會有人類。所以我們依賴飛行,但飛行依賴於地球上一些特別的事物。這個星球在飛行中沒有起到任何的作用嗎?在1937年的時候,德國的齊柏林飛艇興登堡號。從柏林起飛直到4000英裡的旅程快要結束的時候,卻突然起火了。但是要了解為什麼它會起火毀滅,我們要先了解一下它是如何飛起來的。
在很多億年前大氣是二氧化碳和甲烷的混合有毒氣體。在之後其他氣體代替了它們,主要是氮。直到最終的氣體變成了我們可以呼吸的氣體。最初的氧氣是被細菌作為代謝排放到了空氣中的,儘管我們都看不到氣體,但是它是物質的另一種形式。就像填充進新登堡號裡面的氮氣,它是最常見的一種氣體,由於大氣中的氣體可以攜帶電荷,因此呢,僅僅一個小小的帶電火花也可以將它摧毀。就像水給我們提供了可以遊泳的環境,地球的大氣層儘管比水要稀薄,但是卻有著相同的作用,就是給予我們升力,這樣我們才可以飛起來。
如果我們給鳥兒穿上一套太空服,然後把它送到太空裡去,它就會瘋狂的胡亂拍打翅膀,但是哪裡也去不了。原本這種飛行的能力,在到了太空就失靈了,為什麼呢?因為飛行所需要的條件是需要有能夠推動什麼東西的翅膀。比如你在做伏地挺身時,你利用地板抬起自己。同樣的道理,飛機在飛翔的時候,翅膀會推動空氣分子使其上升,這種引力在太空中得意而存在。
你試圖在用利用大氣支持你,和引力之間達到一種微妙的平衡。地球擁有適量的引力,也擁有著恰當的密度,這才使得飛行成為了可能。飛行永恆的敵人,恰恰是在地球上可以飛起來的原因。因為我們在抵抗重力的時候,同時也必須依靠它。但人類真正的飛行歷史才剛剛開始!