自从第一次工业革命的600多年间，人类的科技发展突飞猛进，尤其是技术的应用。比较技术领域的迅猛发展，基础科学的突破要困难很多。近代基础科学的第一次重大突破发生在17世纪晚期到18世纪早期，代表人物是牛顿，他在1688年发表了“自然哲学的数学原理”，提出了万有引力和三大运动定律，具有划时代的意义，为以后的物理学和工程界很多领域奠定了基础。另一次重大突破发生在20世纪初期，爱因斯坦是这时期最伟大的科学家，他在1905年和1915年提出了狭义相对论和广义相对论，开启了物理学的新纪元。在这一时期另一个重大突破是量子力学的创立，从根本上改变了人类对物质微观系统的理解。然而在随后的四百多年里，科学的进展只是对现有的很多理论做一些修修补补，没有划时代的突破性的发现。我们高速发展的新技术仍旧利用20世纪初期的理论，比如可控核聚变发动机的核聚变原理在1932年就被发现；1928年科学家就预测了反物质的存在，为24世纪后期制造的反物质宇宙飞船提供了理论基础；人们在1959年就产生了利用纳米技术的灵感，为以后的纳米材料科学奠定了基础。但是在基础科学领域，二十世纪的一些关键物理学难题，在二十四世纪仍旧困扰着人们，比如，广义相对论适合宏观领域，量子力学适合微观领域，能否找到适合宏观和微观世界的统一定律？目前能找到的最小基本粒子是夸克，那么夸克由什么组成？暗物质是理论上提出的、存在于宇宙中的一种不可见物质，它占宇宙中全部物质总质量的85%，怎么才能直接或者间接地找到它？暗能量组成了宇宙70%的部分，它在哪里呢？平行宇宙听起来浪漫美好，真能在另一个宇宙找到一模一样的自己吗？光速是否可以超越？这些难题困扰了人类四百多年，需要基础科学的革命性突破才能解决这些难题。也许突破不远了，第一次突破发生在17世纪晚期，两百多年后迎来了第二次重大突破，现在距离上次突破已经四百多年了。人们猜测着各种可能性，很多人乐观地认为，突破快要来临了，期待着象牛顿和爱因斯坦那样的天才突然出现。也有人认为，突破还遥遥无期，人类科技的前两次突破来得太快，这次不会那样幸运。

　　另一个需要突破的领域是对大脑的研究。大脑同浩瀚的宇宙一样神秘莫测，人脑有多达数千亿个神经元和上百万亿个连接点，这些神经元和结点之间有着非常密切的交流，几乎每一个神经元都和数万个神经元有关联，牵一发动全身。宇宙有几千亿个象银河系这样的星系，每个星系有数千亿颗恒星，宇宙中星系总数与大脑神经元总数大致是相同的。而且它们的结构上也是相似的，众多的星系相互作用和吸引，彼此联结成极其复杂的网络。虽然大脑同宇宙相差了27个数量级，大脑的神经网络同宇宙网络非常类似。很多人认为，如果我们完全探明了宇宙，才能彻底认识大脑。但这并没有阻止我们朝着这个遥不可及的目标努力，揭示谜底后的回报是无与伦比的，人类会最终实现永生。到那时，大脑储存的所有信息和神经元及结点的联系特性被复制，不仅肉体上，而且精神和意识上的自己会被复制和永远传承下去。目前我们只是了解了大脑较浅层的东西，还远没有确切地了解各个神经元及节点之间的联系，更不了解复杂的意识形式。但这些粗浅认识的回报已经十分巨大了，我们能推迟大脑的衰老，延长大脑的寿命也是人体的寿命到近400岁，我们能部分地设计和控制梦，并能清晰地记忆梦境。但是对大脑的研究此时进入了瓶颈状态，能取得一些微小的进展已经很不容易了。

　　人类在23世纪后期掌握了可控核聚变技术，这也开启了人类开发太阳系的进程。安装了可控核聚变发动机的宇宙飞船最高速度可达到光速的4%，每秒1万2千公里，这极大地缩短了人们在太阳系不同天体间旅行的时间，到最远的行星海王星也只需要3天多的时间。但核聚变飞船有一个很大的问题，它利用氢同位素的核聚变提供动力，核聚变飞船的主要问题是核燃料的重量占飞船总重量的比率太大，速度越快比率越大，当达到最快速度光速的4%时，比率会达到95%以上。这样，核聚变飞船只适合载人的小配重，主要用于在太阳系内的旅游观光，不适合运输大重量的设备。但这并没有阻止人们开发太阳系的热情，人们制定了一系列的计划。

　　一个计划是直接利用太阳的能量。作为太阳系中心天体的太阳，它的质量占太阳系总质量的99.86%，采用核聚变的方式向太阳系释放光和热，它的直径是地球的109倍。太阳光在太阳系里穿梭1亿5千万公里后才到达地球，地球获得太阳的能量只占太阳发出来的能量的22亿分之一。我们的最终目标是到达太阳内核，直接从太阳获取能量，这些能量是无可比拟的，远远超过地球上储存的能量的总和。如果人类成功了，这标志着我们跨出了一级文明，迈向二级文明，即能控制和利用恒星系内母恒星的能量。人们已经实施了计划中的第一步，向太阳发射了探测器，探测器成为环绕太阳近表面运行的卫星，能更细致地观测太阳表面。但探测器无法深入太阳内部进行观测，太阳的内核是核聚变反应区，核心处温度高达1500万度，压力相当于3000亿个大气压，人类生产的材料还无法承受如此高温高压。

　　另一个开发太阳系的计划是把一些天体改造得适合人类居住，这包括一些固态的行星，比如火星、金星和水星。计划也包括一些较大的固态卫星，有木星的两颗卫星，木卫一和木卫二，土星的两颗卫星，土卫二和土卫六。人们考虑了不同的方案，一个较可行方案是针对火星的。该方案包括，改造火星大气，制造原始海洋，培育原始植物释放氧气，等等。但这个方案只适合火星，因为火星表面的平均温度是零下55度，不是很极端。但该方案不适合其它天体，因为其它天体温度过高或过低。金星和水星距离太阳过近，表面温度近500度。土星和木星的卫星距离太阳过远，表面温度是零下100多度。人们采取了另一个方案，适合所有这些潜在的宜居天体，那就是把它们拉到地球附近的轨道。这样，所有天体同太阳的距离适中，温度也适中，改造起来要容易很多。这个方案的关键步骤是把这些天体拉到近地球轨道，这些天体的质量很大，同地球同一个数量级，距离地球几千万到几亿公里，这将需要很多能量和巨大推力。虽然地球上储存着丰富的核聚变燃料，但只限于在地球上使用，如果用于太阳系改造，这些能源会很快被耗尽。最理想的能量来源是太阳，这些能量对太阳微不足道。虽然我们开启了直接利用太阳的计划，到目前为止只是向太阳发射了卫星，距离直接利用太阳能量还遥遥无期。为了解决能源和推力问题，人们设计了另一套方案，利用天体内部的热量。这些天体同地球一样，内核物质承受着巨大压力，温度高达几千度。我们可以将高温高压转化成动能并产生推力，这对于人类的科技并非难事。我们第一个在火星上进行了实验，在火星上打了几个一千多公里的深洞，获得的能量把火星朝着太阳移动了3公里左右。但是这对火星也产生了很大的破坏，虽然这只是一个实验，从地核取出一点点能量，但地核物质的平衡被打破。虽然我们有所准备，预测了各种可能性并制定了相应的应急方案，这次实验引起的破坏还是出乎意料，地表很多地方发生了极其剧烈的火山喷发。人们不得不暂时中止这个方案。

　　人类在24世纪末掌握了批量生产反物质的技术，虽然只处于初期阶段，产量很少，但这给开发太阳系带来了新的曙光。根据质能方程，当反物质同普通物质结合时，所有质量转化为能量，达到100%转化率，远大于核聚变的0.7%。人们可以把太阳核聚变产生的能量转化为反物质，再把反物质运回地球。人类在2393年向探索和利用太阳迈出了新的一步，我们向太阳内部发射了反物质生产设备，利用太阳内部的热和光生产反物质。这只是一次尝试性的实验，人们并不介意反物质的生产效率。但这个尝试意义重大，标志着人类开始直接利用太阳能源。太阳分为内部和大气层。内部从里向外分为核反应区、辐射区、对流层。太阳核心处的温度高达1500万度，压力相当于3000亿个大气压，人类生产的材料无法承受这样的高温高压。因此，实验只在对流层边缘地带，那里的温度和压力要小很多，最高温度是200万度左右，最大压力相当于20亿个大气压，人类生产的材料可以承受这样的温度和压力。太阳对流层的温度、压力和密度梯度很大，它们的对流运动强烈。在一次实验中意外发生了，对流运动突然变得异常猛烈，超过了人们的预期强度。反物质设备被猛烈的对流运动带走，不知去向。随后发生的事情令人们恐惧。设备消失后不久，太阳发生了一次类似耀斑的喷发，这次喷发是有记录以来最强烈的，大量的电磁辐射和高能带电粒子在短时间内被喷发出来。虽然地球上的设备和卫星可以防御来自太空的电磁辐射和粒子流，但这次喷发太强烈了，很多设备和卫星受损，也有很多人受伤，幸运的是没有人丧命。人们分析后认为，很可能是反物质设备被超强的对流带入对流层里面，也可能深入到太阳更深的内部，甚至到达核反应区。反物质和普通物质反应产生了100%的质能转化率，远大于太阳核反应区的0.7%的质能转化率，这样反物质附近的能量密度远远高于太阳内的能量密度，引起对太阳的扰动，产生了严重的喷发现象。人们认为，这次喷发并不是通常发生的耀斑。耀斑发生在太阳大气层中的色球区域，产生的电磁辐射主要发生在较高频的紫外线和X射线波段、以及较低频的无线电波和微波波段。这次喷发中却有很大成分的伽玛射线，它的频率在电磁波中最高。这次喷发中的破坏主要由高能的伽玛射线引起的。这也是人们推测喷发发生在太阳内部的另一个原因。这次事故令人们震惊，这只是实验，设备很小，反物质也很少，却引起了有记录以来最强烈的太阳喷发。实际生产中的设备要大很多，如果发生事故，对地球的破坏将是灾难性的。人们意识到，在太阳系万物之母的太阳面前，人类还太渺小，对太阳的认识还太肤浅。这样，人类直接控制和利用太阳的计划搁浅了。