在未来千年中，地球上会出现哪些新技术和新景观呢？恐怕谁也很难说清楚，但结果肯定大大超出我们的想象。下面，我们仅就现在所能想到的情形做出预测。

电梯连接地球宇宙

如果建造一座太空梯，将地球表面和相对于地球静止运动的卫星连接起来，那么，不用火箭我们也能造访卫星，而且修理人造卫星或进行太空旅游也将十分方便。20世纪50年代，苏联工程师尤里·阿尔图塔诺夫率先提出了太空梯设想，这一创意在后来的科幻小说中经常出现。

从理论上讲，太空梯并不神奇：只要在地球赤道附近的海面上建造一座平台，将长达10万千米的缆绳从距离赤道上空约36000千米的一颗人造地球同步卫星上降下，并锚定在平台上；由于地球自转，所产生的离心力恰好抵消地球的引力，这条缆绳便得到一个向外的张力并竖立起来，就像你在头顶上甩动一根在一头拴着小球的绳子一样；然后，让一个由激光或磁场提供能量的升降器沿缆绳上下移动，运送乘客或货物——这就是太空梯的构想蓝图。

将太空梯的另一头选择在卫星上，目的是保持与地球自转同步。但严格地讲，地球不是标准的球体，而是南半球稍为鼓起的洋梨形。因此，即使卫星的运动与地球的自转同步，从地球上看，卫星也不是静止的。事实上，如果从赤道横切开地球，可以看到这个截面并非标准的圆形，所以地球表面及上空各处的重力大小有差异。几乎稳定的重力点，仅在莫尔吉布群岛和加拉帕戈斯群岛上空。在这两点之外，卫星若要保持静止的位置，就必须经常喷射气体使其复位。所以，太空梯只能以这两点上空的静止卫星为起点，除此之外别无选择。

为了保持重力平衡，太空梯应由两部分组成：自重心起往上、下两个方向各自伸展出的几万米长的索道或者管道，它们分别被形象地称为“吊天梯”和“甩天梯”。类似地铁列车的车辆沿这两个天梯行驶。因为是垂直行驶，所以车与轨道之间应该有某种固定装置。一种比较简单的设想是，在管道四周设置类似于超导磁悬浮列车的悬浮体。至于列车上下行进的动力，可由类似电梯的吊挂牵引装置提供，或者直接利用磁场变化产生的电磁力。

与地球上的公共交通工具一样，太空梯的列车也将被设置成双向对开，并在适当的高度安装“站台”，以便乘客和货物上下。这些站台实际上是固定在太空梯上的空间站。考虑到它们本身的重量及列车的载重等因素，站台的位置必须适当，因为这关系到太空梯的平衡。如果失去平衡，巨大的拉扯力是很难靠太空梯本身的强度来抵消的。事实上，即使处于完全平衡状态，按照计算，眼下也没有哪怕一种能满足太空梯抗拉强度的材料，这也是太空梯构想面临的一大技术难题。从理论上讲，在现有材料中，抗拉强度能满足太空梯需要的材料唯有20世纪末发明的纳米碳管，它的材质比钢铁坚硬许多倍。

只在莫尔吉布群岛或加拉帕戈斯群岛上空这两点建太空梯，显然具有很大的地域局限性。为此，前苏联的G·伯利亚科夫又提出了“太空项圈”的构想：将这两点及之外的静止轨道上的卫星用缆绳连接起来，围成一圈，这样一来，这两点以外的太空梯就无需花大力气来进行轨道控制。这是今后建太空梯值得考虑的一个建议。

反物质送人去深空

20世纪70年代，英国曾打算建造无人宇宙飞船，让它前往距地球约6光年的巴纳德星。当时考虑通过核聚变来为飞船提供动力，但因未能解决“核聚变的启动”以及“飞船的船体过于庞大”等问题，该计划最终流产。

20世纪末，美国宇航局推出了反物质发动机的初步设想。所谓反物质，是指与构成物质的质子、电子或中子等“一般”粒子相对应存在的质量相同、电荷相反的粒子。一般物质与反物质发生反应，引起“湮没”的现象，物质的质量全部转化为能量，其释放能量的效率是航天飞机所使用的氢氧燃剂的100亿倍，是核电站核裂变反应的1000倍，是核聚变反应的300倍。阿司匹林药片大小的反物质产生的能量，足以让一艘飞船巡弋至几百光年以外，100毫克反物质足以代替航天飞机上巨大的燃料箱和推进器中的燃料。所以，制造能量大、质量轻的反物质发动机是最佳选择。

目前采用的反物质发动机设计方案，按湮没的方式，分为固体核心、气体核心、离子浆核心和粒子束核心四种。第一种方案是在热交换装置内进行湮没反应，利用所产生的能量将氧推进剂加热并从喷口喷出。接下来的两种方案是让反物质与氧推进剂直接发生湮没反应，以磁力控制所产生的带电介子或离子浆，让其从喷口喷出。最后一种方案是直接进行一对一的湮没反应，然后以磁力控制所产生的带电介子，让其从喷口喷出。这种方式的优点是只需要反物质燃料，不需要推进剂，可以极大地减少飞船的负载。使用粒子束核心发动机的飞船，速度可达到每秒116千米，与之相比，20世纪70年代发射的“旅行者1号”飞行器简直就像一只乌龟——速度仅为每秒17.4千米。科学家预计，使用粒子束核心反物质发动机的飞船从地球到火星最少只需24小时，最多也只要14天。

使用粒子束核心反物质发动机，飞船只需几毫克反物质就可以在太阳系内游弋，但是，如果要去像巴纳德星那样遥远的太阳系以外的行星，则需要几千克反物质，远远超出了目前的制造能力。实际上，以目前最先进的加速器而言，一年也只能生产十亿分之一克反氢原子；如果想获得大量反氢原子，就必须投入巨额资金建造生产反氢原子必不可少的冷却环设备。看来，要想让反物质推进的飞船启航，人类还需要耐心等待，或许在下一个千年之内能够实现。

“时间旅行”或许可行

一些科幻作品常常提到时间机器或时间隧道之类的概念，人们只要乘坐“时空飞船”就可以回到早已逝去的古代，或者前往遥远的未来社会去旅行。例如，乘坐超光速的飞船，就可以追上正在传播途中的、从地球上看早已逝去的古代事件所发出的光线。

科学家认为，可能用来实现时间旅行的载体有：超光速机器（使用超光速粒子）、Tipla机器（用超高密度物质制造的圆筒形物体，以超高速绕中心轴自转）、虫洞机器（1988年由美国加州大学的吉普·索恩提出）等。

所谓虫洞，是因为它形似害虫在水果中打出的隧道而得名。早在爱因斯坦的广义相对论发表后不久，科学家就在理论上证明了虫洞的存在。和黑洞一样，虫洞也是通过强大的引力场构成的一种时空结构。但是，与黑洞只进不出的单行道不同，虫洞通常有两个到空间的出入口。旅行者一旦进入虫洞，只会得到一定的加速度，而不会像在黑洞中那样被撕得身首分离。

地球与织女星的空间距离为26光年，但这个空间是弯曲的。索恩设想，在地球与织女星附近有可能存在一条穿越超空间的捷径，这条捷径就是虫洞。一旦宇宙飞船超越虫洞，你就会发现，原来可望而不可及的遥远的织女星就在眼前。如果穿越虫洞重返地球，飞船就回到了过去的世界。

构筑虫洞必须撕破空间。然而，空间不是空空的吗？怎么撕破，又怎么挖孔？实难想象。从理论上说，虫洞内的空间会被扭曲得极不自然，

以至无法使它保持畅通，就算能开通，也只是一瞬间。对此，索恩设想，首先用频繁发生的“量子时空起伏”将“普朗克尺寸”的虫洞扩大到可以让飞船能够通过的程度。所谓普朗克尺寸，其最小长度约为10-33厘米。其次，用不让虫洞蜕变的所谓高热质物质使虫洞稳定下来。另一方面，从理论上说，虫洞的出入口均有巨大的引力场，但是极性相反。

像黑洞一样，虫洞入口具有巨大的吸力，任何物体甚至就连光都无法逃逸；而虫洞出口则有巨大的斥力，拒绝任何物质和能量进入。也就是说，虫洞出口只抛出物质和能量。所以，飞船返回地球时，瞬间就被从虫洞出口抛射到地球，结果就出现了人们所说的回到过去世界的一幕。不过，包括霍金在内的一些科学家对时间旅行持否定态度，他们认为物理学定律不允许有所谓“时间机器”存在，时间只能向前、不能向后的特性是不容破坏的，无论用什么方法制造“时间机器”都永远不可能成功。对此，索恩反驳说：“在物理学深刻认识量子引力理论之前，谁也不能下结论。”

黑洞发电服务地球

地球能源正在日益枯竭，而支撑地球文明的太阳能也日益减少，人类进入了能量匮乏的窘迫时代。有趣的是，吞噬包括光线在内的一切物质的可怕怪物——黑洞，却潜藏着巨大的能源，或许可供人类今后开发利用。

发电机由转子和定子组成，导电的转子在有磁性的定子中旋转，即导体切割磁力线，产生电流。法国天体物理学家T·达摩设想，在一个带电的旋转黑洞周围设置一个磁场，黑洞旋转时就可产生强大的电流。当然，随着黑洞能量被提取，黑洞的旋转速度将逐渐减慢，只不过这是一个非常缓慢的过程。

黑洞的能量，除了与质量相关的引力能和与电荷相关的电能以外，还有与角动量相关的转动能。英国著名物理学家罗杰·彭罗斯提出了一种利用黑洞转动能的理论。对一个旋转的黑洞而言，其最外边是静止界限，往里是视界（外视界与内视界），静止界限与视界之间是能层（储能区），中心是环形奇异点。彭罗斯设想，将一个物体以逆着黑洞旋转的方向放入黑洞的能层，这个物体在能层中被黑洞的潮汐（黑洞前部与后部的引力差）撕裂为两部分，一部分被黑洞捕获落向黑洞中心，另一部分带着从能层吸收的能量被抛离黑洞。只要回收被抛出的部分，就可以获得黑洞的能量。

一种更简单的方法是将黑洞作为“引力阱”使用，即把放入黑洞的物质的势能转换为热或光使用，其原理与水力发电站相同。具体的操作是：向黑洞放入气体物质，使其在黑洞周围旋转构成吸积盘；盘内气体因自身强力的摩擦产生高温，开始发射强光；在盘的周围设置太阳能电池板，吸收吸积盘带来的热辐射。

事实上，黑洞与其他天体的吸积盘就可构成一个黑洞发电系统，这样的天体系统在宇宙中大量存在，比如X射线双星（由黑洞与普通星构成）。至于黑洞发电站的使用年限，以X射线双星建造的超大规模发电站而言，因吸入的是对方星体的气体，因此使用年限最少也有几百万年，最多则可达几十亿年。

控制地震制服火山

覆盖地球的地壳以下直到2900千米深处，是被称之为地幔的岩石层。地幔作对流运动，对地壳产生压力，一旦对地壳脆弱的部分构成突然破坏，就引发地震；而在地幔的上升过程中，当从岩浆分离的气体喷出地表时，就引起火山爆发。

地震或火山爆发的能量，来自巨大规模的地幔对流。即使再过许多个千年，人类的智慧也同样无法阻止地幔的对流。但是，控制地震或火山爆发在理论上是可行的。我们的目标是主动规避地震的危险，以期在某个特定区域阻止地震发生，或有计划地在特定时间引起多次小地震，一点点地释放能量，从而避免大地震的发生。

地震每级之间的能量差是30倍。要化解里氏8级地震，我们可以陆续引发上千次6级地震（6级地震至少对发达国家而言已不再构成威胁）。如果要通过引发4级地震来化解8级地震，则须引发上百万次地震。如果能引发更大量的无害小地震，那么就彻底解除了大地震之虞。要想避免地表出现断层，则可在空间上分散地震的发生地点，或在不至于危及生命的地方诱发地震。

那么，如何控制地震发生呢？关键在于地壳的性质。构造地球的岩石具有“结构敏感性”，就算物理条件发生很小的变化，岩石的微结构也会发生很大的变化。比如，如果含砂的地基受到震动，松软的地层就会发生像流动的液体那样的“液化现象”。又比如，反复对地壳施加哪怕微小的力，也可能使地壳的强度下降。事实上，只要稍微改变黏土的含水量，黏土的硬度就会发生很大的变化。据此，如果向地下岩石注入含表面活性剂的水并通电，则地壳的强度、形变以及地下水的流动都会发生变化，这样也就改变了地壳的状态。从理论上说，这样就有可能解除作用在地壳上的巨大压力，或者一点一点地消除有害的能量堆积。实际上，向地下注水都可能引发微小的地震。

但是，如果人为地使某地的地壳性质发生改变，会对其他地方的地壳产生影响，而且影响将逐渐扩大，最终有可能引发令人意想不到的危险后果。所以，要想控制地震，就必须监视整个地壳状态的变化，一边预测一边不断地调整控制方法。为此，必须拥有精密监测地壳状态、预测可能出现的变化的手段。

据说，俄罗斯正在研究如何利用巨大的装置诱发小地震，从而避免大地震。他们应用储存石油的地层，在地下有意识地制造了许多微小裂纹，成功地提高了石油的抽出率。

控制地震的原理同样可以用于控制火山爆发。为了阻止急剧的火山爆发，一定要避免火山口被硬物堵塞。最有效的办法，或许是将海水充分注入岩浆源或火山口堵塞处，使岩浆变软并稀释堵塞物。由于这种方法需要大量的水，所以可首先应用于海底火山或近海火山。

不过，想要在全球规模上控制地震或火山爆发，好歹也要再等1000年。假若1000年后还不能达到目的，那时的防灾技术也肯定已经大大进步了。

想方设法阻止冰期

虽然21世纪世界面临的一大难题是全球变暖，但从地球在过去1亿年间的气候变化趋势来看，地球实际上正在迅速地变冷。不管怎样变暖，地球早晚会进入下一个冰期（冰河时代），而冰期的严酷并不亚于全球显著变暖。

地球上最后一个严酷的冰期距今已有大约1万年。现在是比较温暖的间冰期，但早晚要迎来冰期。著名气象学家米兰科维奇认为，冰河期与间冰期到来的原因，归根结底是地球运行轨道发生的周期性变化。从地球围绕太阳公转运动的偏心率、地球自转轴的倾角以及自转轴岁差运动的周期变化，可以计算出自太阳的辐射量的变化。

米兰科维奇根据理论计算提出，地球绕太阳公转的轨道大约以10万年的周期发生变化，从几乎正圆变成椭圆，使地球离太阳更远。米兰科维奇还发现，地球的自转轴倾角大约以每4万年的周期发生变化，使得南半球或者北半球离太阳更远。例如，现在北半球从每年6月的夏至起进入夏季，但大约1万年后，届时南半球将变成夏季。米兰科维奇通过10万年、4万年、2万年等周期的太阳辐射量变化，来预测可能引起的气候变化。

科学家调查过去40万年地球表层的温度变化，结果发现每个变化周期大约为10万年，与米兰科维奇的预言几乎一致。这个周期性变化的特点是：先经过大约1万年的温度急剧上升，然后是长达9万年、但过程缓慢的持续降温。那么，下一个冰期何时到来呢？如果以过去40万年的数据为基础来预测地球未来的气候，那么地球从现在起就已开始向冰期迈进了。当然，对这个说法还存在很大的争议。

与全球变暖相比，全球变冷对世界的破坏其实更大。公元4世纪前后发生过全球变冷，当时中亚各民族被逼南下，西方人也大迁徙，全球变冷成为世界大迁徙的直接原因。现在世界人口超过60亿，每年以1亿的数量继续增加，其中约36亿住在亚洲。如果全球再度变冷，巨大数量的中亚人将开始南下，不可避免地会造成国际社会的大混乱。

21世纪，对人类最大的挑战实际上应该是对全球变冷的控制。作为寒冷控制技术，除了安全开发原子能等已有的能源外，还必须注重开发太阳能，以及用反射太阳能技术将能量传输到寒冷的区域，等等。总之，人们必须想方设法阻止或至少延迟冰期的到来。