美國人的科幻內參（三）：《基地》《玩家1號》《差分機》《末世兒女》

小說《基地》封面

《基地》

（The Foundation, 作者：艾薩克·阿西莫夫）

應用年級：9年級~ 10年級

阿西莫夫的《基地》系列被廣泛視為科幻類型的傑作。故事設定在遙遠的未來，具有廣闊的宇宙視野和恢弘的場面。在阿西莫夫的想像中，核能成為軍事和政治控制的核心，而掌管核技術的科學家則成為影響整個星系穩定的關鍵因素。

討論問題及課外活動

1.《基地》最初出版於1951年，正是太空探索時代的黎明時期，遠遠早於很多在今天看來司空見慣的技術發明。那麼，《基地》裡面的預言，有哪些是準確的，哪些是不準的呢？

2.按照《銀河系百科全書》的說法，哈里謝頓的父親是個「水耕農場煙草農夫」（P1）。 請說明水耕技術是怎麼回事。這種農業技術的優缺點各有哪些？如果請你預測，你認為煙草在未來還會是一種重要的作物嗎？為什麼？

3.請定義下文中「公理」（axiom）一詞的含義：「謝頓僅以少數模糊的公理創建了這門學科，流傳後世卻成為一門深奧的統計科學。」（P1）

4.請閱讀以下對深空旅行的描述：「在開始超空間躍遷的時候他有些緊張，這是沒有經歷普通星際旅行的人常發生的現象，『躍遷』，仍然是──可能永遠是──星際交通唯一可行的方法。平常的太空旅行絕不可能快過一般光速（這點科學知識起源於早被遺忘的人類歷史初期），意味著即使最接近的有人居住的星系之間，往返也要花費數年時間，但是經由超空間這個非時非空、質能混同、虛實交錯的不可想像地帶，可以在轉瞬間跨越整個銀河。」（P4）

這段描述涉及愛因斯坦的狹義相對論(http://tinyurl.com/86cs5j8)。以超光速飛行仍然是科幻領域的事，但它究竟能否實現呢？研究有關星際旅行可能性的科學基礎，比如阿西莫夫所說的超空間旅行方式。

5.《基地》中的星船擁有模擬重力（P7、P12），這種技術在流行的科幻電視劇中廣泛使用，比如《星際迷航》（Star Trek）和《螢火蟲》（Firefly）。請解釋重力在我們星球上的作用機制。我們的技術水平離製造出重力場有多遠？為什麼這點很重要？理論上說，這是可能的嗎？

6.能源是《基地》情節的核心，很多變幻的政治風雲都跟掌控核能有關。請找出小說中涉及的各種能源形式（P14有一個例子）。文中提到的能源在當今有多少是已經實現或者存在的？你認為哪一種能源是人類幾千年後還會繼續使用的？有沒有什麼當時即將出現的能源技術是阿西莫夫沒有提到的？你認為未來最好的能源是什麼？

7.解釋阿西莫夫的「心理史學」。有沒有任何類似「心理史學」的學科存在？你認為可能存在嗎？思考：數據挖掘在謝頓的體系發展上有何意義？

8.在謝頓的審問過程中，他說「科學真理超越了忠誠與否」（P26）。你是否同意這個說法？請解釋為什麼。

9.P38，阿西莫夫描寫了謝頓辦公室的保密性。請根據這一段的描寫，說明建造一間這樣的辦公室所需要的技術的物理學原理。目前我們達到這些技術水平了嗎？在被使用嗎？

10.在端點星上缺乏金屬。為什麼這種情況會導致一些問題（P53-55）？為什麼核能會被看作是解決之道？

11.閱讀P65道爾文大人描述的（在他看來的）科學方法。他是在描述實際的科學方法嗎？請說明。

12.說明核能在小說中的地位。核能使得什麼技術成為可能？它們在工業和軍事上有何應用？為什麼對核能的利用受到局限？這些局限導致的結果是什麼？

13.小說中，科學家演變為宗教人物，而科學也變成了一種基本的宗教。請討論科學與宗教的交叉部分。你認為科學有可能最終代替宗教信仰嗎？抑或二者可以共存？

實驗室活動

能源；引力

與教學標準的相關性（略）

其他相關書籍

《基地前傳》（Prelude to Foundation, 阿西莫夫著）

《基地與帝國》（Foudation and the Empire, 阿西莫夫著）

《第二基地》（The Second Foudation, 阿西莫夫著）

《基地邊緣》（Foudation』s Edge, 阿西莫夫著）

《基地與地球》（Foudation and Earth, 阿西莫夫著）

《邁向基地》（Forward the Foudation, 阿西莫夫著）

相關電影

《星際迷航》（Star Trek, 2009年，導演：J.J.Abrams）

小說《玩家1號》 封面

《玩家1號》

(Ready Player One, 作者：Ernest Cline)

應用年級：11年級~ 12年級

這是一部設定在近未來的小說。故事發生在2044年，講述一個少年為了在虛擬現實中贏得「復活節彩蛋」而走上了求索之路，所展現的高級虛擬現實的巨大潛力令人神往。小說情節緊湊，頗具閱讀快感，是本教學指南中唯一涉及計算機科學的作品，這個領域對當今的高中學生而言可謂獨具吸引力。

討論問題及課外活動

1.請說明小說中描寫的全球氣候變化帶來的衝擊及其影響範圍。什麼導致了全球能源危機？它如何衝擊了社會？你認為到2044年人類可能會真的遇到如此深重的能源危機嗎？請以數據支持你的觀點。

2.在P25，韋德瓦茨解釋他發明了一種機關可以給他的設備充電，「用一排廢舊的汽車電池和一架改裝的自行車」。請用物理學原理解釋此種裝置如何運行。

3.瓦茨描述他是如何準備玩OASIS的（P26），並在P58給出了系統的細節。請解釋該系統涉及的技術是如何發生作用的（比如，觸覺技術，視網膜掃描）。當前有多少此類技術存在？

4.OASIS縮寫代表的是「實質人類中心感官浸入式模擬」（Ontologically Anthropocentric Sensory Immersive Simulation）。請辨析這個系統全名中每個詞的詞源。關於這個系統的功能，這個詞告訴你了些什麼？分析其他科學領域裡面的名稱由來。科學術語是如何產生的？科學名稱的詞源學研究能揭示有機體或者物體的哪些特點？

5.請說明製造代理化身的編碼原理。是什麼使它們可以互動？

6.由於OASIS可以自由接入，小說中的虛擬世界是如何獲利的？你認為這種模式可行嗎？請說明理由。 Rebecca Skloot在其小說《拉克絲的不朽生命》（The Immortal Life of Henrietta Lacks）中，提出了生物材料的所有權問題。對於虛擬商品，是否可以提出同樣的問題來？請就這些問題作課堂辯論。

7.在計算機編程中，「復活節彩蛋」是什麼意思？要在遊戲、應用、程序或者網站編入「復活節彩蛋」，需要涉及些什麼問題？

8.韋德在線上彩蛋狩獵中獲得進展之後，他也獲得了更高級的裝備，可以在OASIS裡面使用。閱讀小說P191-193的描寫內容，這種技術在目前以不同的形式存在多少？請說明它們的生效機制。

9.要製造OASIS那樣廣泛的浸入式系統，最大的困難是什麼？你認為這種系統究竟能否製造出來？人們會拿真實經歷來置換虛擬經歷嗎？闡述你的見解。

10.OASIS除了提供娛樂，也提供教育機會。虛擬現實技術或其他類似的技術將可能對課堂體驗帶來什麼樣的革命？在推行「虛擬課堂」或者遠程教學方面，我們已經走出了哪些步驟？你認為這種學習模式將最終替代傳統的課堂嗎？

實驗室活動

計算機編程；工程學

與教學標準的相關性（略）

其他相關書籍

《神經漫遊者》（Neuromancer，William Gibson著）

《壞天氣》（Heavy Weather，Bruce Sterling 著）

《鑽石年代》（The Diamond Age，Neal Stephenson 著）

《異域系列：金色陰影之城》（Otherland: City of Golden Shadow，Tad Williams 著）

相關電影

《黑客帝國》（The Matrix, 1999年，導演：Wachowskis）

《電子世界爭霸戰》（Tron, 1982，導演：Steven Lisberger）

小說《差分機》封面

《差分機》

(The Difference Engine, 作者：William Gibson&Bruce Sterling)

應用年級：11年級~ 12年級

這篇小說常被看作極具流行性的蒸汽朋克類科幻小說的奠基性作品之一，它描繪了一種另類的歷史：如果當年查爾斯巴貝奇成功建造出一台實用的分析機原型，在19世紀就把英格蘭帶入計算機時代，整個世界將會是如何面貌？故事在維多利亞風格懸疑驚悚之中，混進了豐富的科學發現歷史細節，飽含著對工程學的科學性和藝術性的極度推崇。在科里達科特羅（Cory Doctorow）的前言中他寫道，「蒸汽朋克在其根上是對手藝的尊敬，它歌頌了技術的豐富多彩，並至今還在詛咒大工業的工廠，它們毀了手藝工匠的生活，而正是他們創造了工業文明。」 （P9）對於創造了工業文明和計算機革命的機器，這部小說充滿了讚美，同時也對機器帶來的社會震蕩表示深刻質疑。

討論問題及課外活動

1.請研究查爾斯巴貝奇（Charles Babbage）的生平。為什麼他被稱為計算技術之父？解釋他的差分機和分析機的設計和功能。他發明的機器在構造上與當代計算機的基本構造有何類似？請說明早期計算機編程的原理機制。這項技術是怎樣發展進化的？

2.小說中描寫了好些蒸汽驅動的機器。請詳查熱力作為能源的相關問題。（教師注意：有很多的實驗室可以為學生提供幫助，探索熱動力和它的能源潛力，包括美國能源部發表的一篇導論，參見http://tinyurl.com/DOE-Thermo）

3.蒸汽朋克最讓人興奮的地方是，它鼓勵學生以玩樂心態進入機械工程技術細節，並使用自己的知識來製造各種既有實際功能又有形式美感的物件。 在科里達科特羅（Cory Doctorow）的前言中他還寫道，3D印表機和網際網路絡提供的合作機會可以讓志趣相投的工程師夥伴們「創造出種種奇蹟，既體現日新月異的技術變化，又代表著永續不滅的工藝初心。」（第X頁）請設計你自己的發明傑作，將技術和手工藝融合在一起。

4.小說中出現了一些真實的科學家人物，包括達爾文、法拉第、查爾斯萊爾（Charles Lyell）、 吉迪恩·曼特爾（Gideon Mantell）、伊薩姆巴德·布魯內爾（Isambard Brunel）、托馬斯赫胥黎、George and Frédéric Cuvier、 William Buckland、 Bishop Berkeley等等。請研究小說中提到的一位科學家的生平。他對科學做出了些什麼貢獻？他的思想或發現怎樣影響了後來人們的探索？請以你選定的這位科學家的某些工作為基礎設計一套實驗。

5.小說中提到的虛構機器，有一種叫「動視機」（kinotrope，見P41-46，P55，P77及P127），它可以讓操作者用機械方塊體而不是像素來生成圖形。這種機器怎樣才能運行呢？請闡述製作這類視覺輸出系統在工程和編程上的要求。

6.在討論如何建造飛行機器的機械裝置時，古德溫說:「我們現在明白了，某些問題跟流動空氣的特性有關，跟空氣阻力的原理有關。這是些新的原理，我們尚知之不多。」（P92）。請闡述人類實現航空可能性的科學原理和科學發現。

7.P139-142有一段爭論，涉及恐龍化石，以及由那些化石所揭示的有關恐龍的體型和行為特徵。這些爭論至今還在進行。在古生物學領域，自從第一次發現化石以來，有了哪些發展？我們對恐龍的認識有了哪些變化？

8.在乘坐「大都會號」（世界第一條地鐵）時，西比爾沉思，「這是個奇怪的行業，在地下，你想想看，以如此的速度這麼搖搖晃晃地在倫敦地底下的黑暗中前行，在這裡海軍曾發現羅馬時代的鉛制水管、硬幣、馬賽克、拱門，還有千年的象牙。」（P57）請思考為了建設一個地下交通系統需要涉及的巨大工程量，解釋在建造「大都會」和後來的Underground時所需的技術和物理學。

9.小說中一直存在著災變論和均變論的爭論。雙方各持什麼觀點？你支持那一邊？請解釋你認為最強有力的證據。

10.術語「路德分子」（luddite）已經演變為指任何反對新技術的人。（詳情請訪問：visit: http://tinyurl.com/mcuako4）。歷史上，路德分子是指哪些人？請考察，在反對/恐懼技術的人與獻身科學探索/技術創新的人之間，存在著什麼樣的衝突矛盾？這種衝突矛盾能調和嗎？

實驗室活動

物理學；工程學；熱動力學

與教學標準的相關性（略）

其他相關書籍

《空中霸主》（The Warlord of the Air，Michael Moorcock著）

《阿努比斯之門》（The Anubis Gates， Tim Powers 著）

《時間機器》（The Time Machine， H. G. Wells 著）

《穿越時空救簡愛》（The Eyre Affair，Jasper Fforde 著）

相關電影

《造物弄人》（Creation ，2009， 導演:John Amiel）

小說《末世兒女》 封面

《末世兒女》

（Oryx and Crake, 作者：Margaret Atwood）

應用年級：11年級~ 12年級

這篇小說是阿特伍德著名的《瘋狂亞當》三部曲的第一部。雖然故事設定在後末日世界，但大部分情節都是在背景故事裡發生的，描寫了吉米和克雷克兩個少年之間的友誼，以及克雷克如何一步步走向製造基因病毒毀滅人類，並重新在地球用他改良的新人種來殖民的過程。這種新人類在基因上不具有實施暴力、自私、毀壞環境等的能力。克雷克給了吉米面對病毒的免疫力，使他成為唯一倖存的人類面對新世界，充當新人類的看護者，但吉米本人對此並不知情，於是他所承擔的責任既是一種天賜，也成了一種詛咒。作家阿特伍德的未來觀令人不寒而慄地真實，而本書也成了警告讀者環境破壞的危險和無限制的基因實驗可能帶來的災難。

討論問題及課外活動

1.請說明「器官農場」（OrganInc Farm）的使命（P22-24）。這個農場的名字有何諷刺意味？按照阿特伍德的描寫，「基因繪圖師」的工作是什麼？我們有多接近於開發和使用複製人體器官的技術？

2.解釋在「篝火」段落的事件。那些被點燃的牛羊結果怎樣？你認為這是誰的責任？其動機是什麼？試說明要製造一種能引發生化戰爭的藥劑需要涉及的過程。CorpSeCorps的藥劑是怎樣控制和抵禦敵對生化體的？

3.阿特伍德的小說中，基因工程佔有關鍵地位。吉米回憶自己收到寵物鼠-鼬時的情景：「那些日子裡人們都胡來，創造一種動物品種實在好玩兒。那個干這事的傢伙就是這麼說的。它讓你覺得自己是上帝。」（P51）我們現在是否擁有這種創造雜交動物的技術（鼠-鼬，狼-蛙？）?這類技術和實驗是好主意嗎？請研究創造新的雜交物種的利弊，用深入的調研和思考闡述自己的觀點。

4.克雷克從線上遊戲「瘋狂亞當」獲得自己的綽號：「亞當命名了活著的動物；瘋狂亞當命名死去的那些。」（P80）吉米也有一個瘋狂亞當的綽號（Thickney），Oryx也是如此。請研究物種滅絕記錄。動物滅絕的速度有多快？如果你要為自己選一個已滅絕的動物來作外號，你會選什麼？為什麼你選它？

5.試說明瘟疫在小說中的作用。什麼因素使疾病和病毒變成無法控制的瘟疫？什麼因素使克雷克製作的基因改造病毒變成了傳播瘟疫的絕佳載體？

6.詳細重構克雷克深思熟慮出來的那些理由：為什麼要賦予新人類某種身體的或行為的特徵？他從其它動物身上移植了什麼樣的基因特徵？每種基因修改的目的分別是什麼？為了保證他的新人類是和平和友善合作的，他採取了什麼措施？他試圖消除人類基因中信仰一個全能上帝的衝動，但他失敗了，你認為其原因是什麼？（教師注意：你們或許希望引導學生去研究宗教信仰的生物學基礎 http://tinyurl.com/anekfw，或訪問以下網址：http://tinyurl.com/DOEThermoGuide）。 要是你希望創造一個「完美」的人類種族，你希望從動物身上借用哪些基因特徵，每種基因修改的目的分別是什麼？

7.從科學的角度看，我們有多麼接近能對人類實施基因工程？我們有多麼接近決策對人類施行基因修改的倫理標準？

8.克雷克在新人類身上最有趣的基因修改是賦予他們像貓那樣發出「呼嚕聲」的能力。請研究貓呼嚕產生的治癒力背後的科學。

9.小說結尾，吉米因感染一種抗生素抗體而命在旦夕。請說明抗生素抗體的產生機制。為什麼遭遇一種抗生素抗體的細菌鏈對小說中的世界極其危險？

10.雖然小說設定在近未來，它還是多次提到了氣候變化和相繼而來的食物鏈變化。請詳查小說中環境毀滅起到的作用。

11.華生-克里克學院（Watson-Crick）的名稱有何重大含義？為什麼這個地方是克雷克工作和學習的最佳場所？

12.小說中的一些雜交動物物種變成了入侵性的物種。請說明入侵性物種帶來的問題。它們是如何進入生態系統的？為什麼它們具有破壞性、毀滅性？請提供一個現實世界裡入侵性物種的真實例子。

13.克里克是英雄還是魔鬼？他用科學拯救了世界還是毀滅了世界？論證你的觀點。

其他相關書籍

《洪水之年》（Year of the Flood， Margaret Atwood著）

《瘋狂亞當》（ MaddAddam， Margaret Atwood著）

《時間機器》（ The Handmaid』s Tale , Margaret Atwood著 ）

《在別的世界：科幻與人類想像力》（In Other Worlds: SF and the Human Imagination， Margaret Atwood著）

《末日逼近》（The Stand， 史蒂芬·金 著）

《大地依舊》（Earth Abides，George R. Stewart 著）

相關電影

《傳染病》（Contagion, 2011， 導演: Steven Soderbergh）

（《神秘博士》就是一部極具將科幻推而廣之潛質的劇集。若要了解博士的更多信息，請關注新浪微博「神秘博士中文正版小說」。）

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