趙洋：《三體》航天考（四）

最新 07-08

本文摘選自《太空進行時》一書，感謝作者和果殼閱讀授權發布。

（趙洋：《太空將來時》，清華大學出版社，2013年）

趙洋

《三體》航天考（四）

輔助技術

人類面對「三體危機」抖擻精神團結起來，曾經的「技術深淵」（《三體II》222頁）被一一克服。太空飛船本體建設、星戰武器、循環生態系統、太空港口等技術一一實現。這些技術是進行太空防禦和太空生存不可或缺的配套技術，大劉稱其為「輔助技術」。

生物圈三號

「行星際飛船與恆星際飛船的差別，就像內河渡船與大洋上的萬噸巨輪的差別一樣，當然區別並不是體現在體積上，恆星際飛船也有體積很小的，但與行星際飛船相比，它們擁有最精良的推進系統，裝備著行星際飛船上沒有的生態循環系統，且每個分系統都有三到四個冗餘備份。」(《三體III》p328)

這種生態循環系統是目前航天器上環境控制與生命保障系統的完美升級版。宇航員可以在國際空間站上引用循環水，卻無法擺脫對地球運輸氧氣和食物的依賴。據估計，宇航員在空間站上生活一年需要消耗4至5噸物資。地球是個放大的空間站，大氣將我們與真空隔離開來，生物圈維持著氧含量和碳循環。有可能把地球生物圈縮小嗎？

1987年至1989年間，一座由鋼架和玻璃構成的巨型溫室出現在美國亞利桑那州圖森市的荒野地區。這就是「生物圈二號」，其目的是驗證人類是否能在一個封閉的生物圈中生活和工作，也探索了在未來的太空殖民中封閉生態系統可能的用途。生物和生態學家往這個佔地1.3萬平方米、8層樓高的建築內塞進了4000多種動植物、還建造了農業區、熱帶草原、雨林、荒漠、沼澤和海洋，試圖模擬地球北回歸線和南回歸線間的生態系統。生物圈二號的名字來源於它的原型「生物圈一號」，即地球。

生物圈二號

生物圈二號計劃共進行了兩次任務；第一次任務計劃從1991年9月至1993年6月，在這次任務中，溫室內的氧氣與二氧化碳的比例無法自行達到平衡；水泥建築物影響到正常的碳循環；多數動植物無法正常生長或生殖，其滅絕的速度比預期的還要快。

生物圈二號的試驗失敗了。原因之一是溫室里的動植物都是天然地適應開放環境的，在小系統中它們的自我調節能力將迅速失效。章北海認為，全封閉生態圈對物理學基礎理論依賴較小，所以這是可以解決的問題。「智子」並未鎖住生物工程的研究，只要通過基因工程改造出適於封閉小環境且無懼微重力和高輻射的生物，人造生物圈就不再是天方夜譚。如果這個封閉小環境能夠自給自足長期運轉，將成為當之無愧的「生物圈三號」。遠航的星艦和居住成千上萬人的太空城都離不開這些「造境生物」和人工生物圈。

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目前，「受控生態生命保障系統」研究致力於利用植物的光合作用、升騰作用、降解作用，以生產食物、凈化空氣和水並處理廢物。已經開發出的「藻類-魚-蝦」系統和「紅萍-魚-螺」系統都可加入人的環節，為宇航員提供營養和氧氣。但人更樂於與綠色植物共生，宇航員也不能總吃水藻和魚肉。為了身心健康，必須研製以高等植物為主體的自循環生態系統。其難度也是可想而知的，總體積18萬立方米的生物圈二號尚無法支持4男3女共7位實驗人員兩年的生活，星艦上的生物圈能夠縮微到什麼程度呢？

生物圈二號的大型溫室

一夢到未來

「人體冷凍是人類在時間上的首次直立行走。」（《三體III》p51）

冬眠後的人類與和「脫水」後的三體人一樣，都不用再忍受遠距離長航時太空飛行對生命的消磨。

如果將某人冰凍起來，再讓他在未來蘇醒，因為記憶還停留在被冷凍的時刻，所以對這個人而言，簡直是一步跨入了未來。

人體冷凍術最早出現在科幻小說中。1931年，美國《驚奇》雜誌發表的一篇科幻故事寫到，一個叫詹姆斯的人去世後，遺體被發射到太空中。在那裡，寒冷和真空使其遺體無限期保存下來。幾百萬年後，人類早已滅絕，某種外星機械民族發現了這具冷凍的屍體。他們把詹姆斯的頭顱復活後移植到機器人的軀體上。後來，詹姆斯便長生不死了。被稱為人體冷凍學之父的羅伯特·埃廷格看到這篇小說後在1962年寫出《不朽的前景》一書。他在書中列舉了大量事實，證明了冷凍復活的可能。

加州大學心理學教授貝德福德博士是第一個親身嘗試人體冷凍的人。1967年1月12日，他因腎癌肺轉移去世，幾小時後，其遺體就被當時的加州人體冷凍協會會長納爾森等人冷凍。如今，貝德福德的身體依舊被貯存在「阿爾科生命延續基金會」——世界最大的提供人體冷凍服務的機構，等待有朝一日復活。想用冷凍遺體的方法逃脫「不治之症」的人不止貝德福德。迄今，約有200人被冷凍，另有一千多人簽署了冷凍協議。他們希望，現在的不治之症在未來會有法可治，屆時他們蘇醒過來，可以開始新的人生。

阿爾科生命延續基金會

但科學界對人體冷凍的看法尚未達成一致。畢竟還沒有一個人經過冷凍又安全「復活」。沒有實驗能證明，在冷凍一段長時間後，人體細胞仍可以保存完好。就目前技術而言，能低溫保存的只有血液、細胞和人體器官。但目前要保存單個人體器官仍然非常困難。動物實驗表明，冬眠對記憶有負面作用。維也納大學的研究人員在對歐黃鼠的研究中發現，長達數月的冬眠會對冬眠動物的記憶構成負面影響。相比起沒有進行冬眠的動物，歐黃鼠在冬眠後無法解決它們在冬眠前已學習過的任務，如在迷宮中找到正確路線，或者是控制食物機器的槓桿。一個可能的解釋是，冬眠會降低神經的活性。科學家甚至已證明，腦部的神經元連接會在冬眠時斷開。所以，很可能通過冬眠進行未來之旅是一個危險的途徑，參與者要冒著失憶的風險在未來開始一段新生。

冬眠者也是時間旅行者，大史、羅輯、丁儀、程心，他們像威爾斯筆下的時光旅者一樣，帶領讀者在五光十色的未來時代跳躍前行。他們與雲天明這樣空間旅者一樣了不起，在他們面前，都是難料的命運、未知的未來。

輔助技術散論

人類機體在9.8米/秒2的重力環境下進化生長，超過這個重力水平人會感到不適乃至血液重新分布，進而機體破壞危及生命。以秒計算勝負的太空戰鬥中，飛船的高機動性意味著飛船的高存活率，伴隨高機動性的高加速度卻可能致人死地。《三體》中發明了「深海狀態」以應對這一生存悖論。

「當處於最高推進功率時，飛船的加速將達到120G，所產生的超重是正常狀態下人體承受極限的十多倍，這時就要進入深海狀態，即在艙室中注滿一種叫「深海加速液」的液體。這種液體含氧量十分豐富，經過訓練的人員能夠在液體中直接進行呼吸，在呼吸過程中，液體充滿肺部，再依次充滿各個臟器。……當人體充滿深海加速液時，與深海中的壓力內外平衡，就具備了深海魚類那樣的超級承壓能力。」（《三體II》338頁）

設想固然美好，但操作起來不可有偏差。根據浮力定律，「吸滿」深海加速液的人體密度需要與體外深海加速液的密度相同，才能懸浮其中。如果人體密度過大，在飛船向前加速過程中會撞向艙底；人體密度過小則會撞向艙頂。二者密度差越大，作用於人體的流體靜壓力越大。人有高矮胖瘦之分，恐怕難以在同一艙室進入深海狀態，應針對不同個體配置不同的深海加速液。或者乾脆每人身著抗荷服，在抗荷服中注入深海液，形成微型的加壓艙室。

「知己知彼，百戰不殆」。人類的活動對三體人是透明的，但三體人永遠隱藏在迷霧中，恐怕除了雲天明，無人目睹過它們的真面目。太空望遠鏡是唯一可以一窺三體人虛實的設備。從哈勃2號開始，太空望遠鏡不斷發展。哈勃2號太空望遠鏡的直徑由哈勃一號的4.27米擴大到21米，正是用這台望遠鏡看到了「刷子」，證實了三體艦隊的存在。幾十年後，處於小行星帶外側太陽軌道上的「林格-斐茲羅監測站」上的一組六個巨型透鏡，更是目睹了三體第一艦隊的減速和水滴的航跡。又過了七十多年，「一號觀測單元」配備的鏡片直徑達到兩千米，「上面可以放下一個小城鎮了……透鏡組延綿二十五千米，鏡片間相距很遠，看上去都像是孤立而互不相關的東西。」這個望遠鏡觀測到三體第二艦隊造成的「肥皂泡」，這又揭開了宇宙中的另一個大秘密。

小說中人類用電磁炮發射宏原子核、球狀閃電、鐵球。太空電梯的盡頭則是電磁炮的和平應用——電磁發射器（《三體II》p129, p167 p219），用於將貨物等有效載荷發送到太空中的目的地。但是如同一切發射彈丸的槍支一樣，根據動量守恆原理，電磁發射器存在後坐力問題。如何在太空懸浮狀態下抵消後坐力，保持彈丸或貨物的發射精度？或許可以通過離子發動機解決這個問題。

離子發動機的推力雖小但可以反覆啟動，用於太空中的位置維持最為適宜。在「階梯計劃」中它被用來保持核彈的位置。第六代太空望遠鏡鏡片直徑1200米，也是用離子發動機保持位置（《三體II》p341）。

當人長期居住在位於太空的人造環境中時，人-機環境成為影響工作效率和大問題。「去設施化」可以避免記憶成百上千的按鈕、開關位置，防止誤操作。飛船內看不到儀錶、屏幕、座椅，但飛船艙室到處都可以變成這些設施（《三體II》p336）。技術被深深隱藏在現實之後。鄭文光創作於20世紀70年代末的科幻小說《飛向人馬座》中，飛船內的牆壁和地板都可變成屏幕，語音控制系統無處不在。可謂飛船去設施化的鼻祖。

從「逐力競強」到「輕快小巧」

《三體》中人類航天技術的飛速進步是為應對三體危機而產生的「衝擊-回饋」效應。一開始航天技術就致力於解決「能量、強度、材質」問題。但信息和控制同樣重要。遺憾的是，人類在獲取入侵者信息方面用力太少（太空望遠鏡的觀測和對雲天明童話故事的解讀是僅有的成果），根本無法做到知己知彼。用力太少的源自無從著力——巨大的空間距離是信息的天然屏障，智子的干擾又是一重枷鎖。所以人類航天只能野蠻生長，追求更快、更大，而不是更小、更巧，缺乏對敵人的針對性與靈活性。缺乏針對性表現在，通過審訊葉文潔得知三體艦隊採用衝壓發動機後，完全可以在其航跡上施放納米機器人，形成「彈霧」，達到侵蝕、阻滯三體艦隊的目的。智子只能鎖定高能物理實驗，納米尺度的探索仍可以進行。有汪淼這樣的一流納米科學家在，不愁造不出這樣的「納米機器殺手」。後來，人類已經使用廣泛納米機器人做清潔工（《三體III》p297）。當然，由於智子偵測的存在，如果實施這樣的阻滯方案還需通過「面壁計劃」加以偽裝才行。甚至，雲天明在童話中已經暗示了這個方法——還記得「饕餮魚」嗎？那就是一種自我複製機（《三體III》p290）。

饕餮魚暗示著某種人造智能機器，這種機器體積很小，但可以自我複製，這種機器被放入太空後，以柯伊伯帶或奧爾特星雲中的太空塵埃和彗星為原料，大量複製自己，數量成幾何級數增長，最終在太陽系周圍形成一圈類似於柯伊伯帶或奧爾特星雲的智能屏障。……這一解讀被稱為「魚群設想」，是所有解讀結果中較受重視的一個……但進一步研究發現，「魚群」要想通過自身複製在太陽系外圍形成屏障，需要上萬年的時間，同時，從智能機器的功能看，無論是它的防禦效果還是藉助其發布安全聲明的可能性，都只是水中月鏡中花……「魚群設想」最終還是被戀戀不捨地放棄了。

《三體》中的航天技術多集中於宏觀（星艦、太空電梯、輻射帆）與中觀（水滴飛行器）層面，與我們日常經驗相去不遠，便於理解和想像。僅靠「天女散花」就打勝的太空戰爭想想就無趣。

除了納米技術，生物工程也是不會受智子封鎖的技術。人類理應通過生物工程改造機體，減少耗氧量、縮小體積（降低食物消耗）、提高機體強度（以耐受高加速度），使之更適合星際飛行的需要。太空設備也不必都用金屬和塑料製造，能夠自我修復的有機「活」材料在太空戰場上會有更高的生存率。甚至，太空戰艦的體積也應縮小，萬噸級星艦彷彿把雞蛋放在一個籃子里，一旦被擊毀損失太大。如果核聚變發動機和生態循環系統可以小型化，完全可以多造小型星艦，以多敵少、以小擊大地抗衡三體艦隊，就像英國艦隊對抗西班牙無敵艦隊一樣。遺憾的是當人類有能力造出小型星艦時，三體星已遭遇黑暗森林打擊了。一切都太晚了。

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技術壁壘

《三體》系列的另一個名字是「地球往事」，可以看做是地球人劫後餘生的回憶錄。以地球人的視角寫太空，受認知所限，存在地球人無法超越的技術壁壘。靠這種方式，大劉小心翼翼地保持自己「硬科幻作家」的身份，盡量不越出主流科學的雷池。比如空間曲率驅動不超越光速（這與科幻中流行的超光速曲速引擎不同）、沒有真正出現反重力等。

在「萬有引力」號與「藍色空間」號的星際追逐中，二者與地球漸行漸遠，直至失去實時通信（《三體III》p115）。不要小看這個實時通信，三體人使用量子糾纏技術通過智子可以實時監控人類言行，而脫離母星的兩艘人類飛船在精神上切斷了與人類文明的聯繫，被迫成為非人的第一代宇宙人類。

量子糾纏技術

在《三體II》的結尾處，地球上出現了反重力的引力波天線（《三體II》p468）。根據阿西莫夫在短篇科幻小說《撞球》中的推斷，如果某個方向的引力可以被屏蔽，物體將收到其餘方向宇宙內所有物質的吸引，瞬間達到光速。也就是說，如果真能實現反重力技術，那麼人類就掌握了一種光速飛船的推進方式，或者一種光速打擊的武器。看來人類與三體人的技術差距大大縮短了。

大劉及時注意到這一點，在《三體III》中，反重力的引力波天線被進一步描述為「磁懸浮圓柱體」（《三體III》p144）。當程心在冬眠蘇醒後聽到屬於古代技術的直升機轟鳴聲時，大劉解釋道：「此時人類雖已掌握了反重力，但因能耗巨大而無法投入實用，所以大氣層內的飛行器大部分仍是傳統旋翼式的。（《三體III》p172）」看來，人類還是沒能真正掌握不屬於他們的高技術。

但百密一疏，書中還是出現了作者也無法解釋的神技——太空氣閘。

「

程心打了個哆嗦，並非僅僅因為冷，而是她突然意識到自己竟完全暴露在太空中！但周圍的空氣和大氣壓是實實在在的，還能感到陣陣寒風。看來，程心曾看到的在非封閉的太空環境中保持大氣壓的技術進一步發展，已經能夠在全開放的太空生成大氣層了！（《三體III》p355）

」

這種氣閘是《星際迷航》、《星球大戰》等太空科幻片的標準配置。如果沒有這種氣閘，小飛船在太空母艦上的降落將是類似對接的「停靠」而不是「入港」。小飛船上的人員也必須通過密封通道進入母艦。這樣太空入港的精彩場面將大打折扣。但怎樣在真空的一側保持空氣層而不逸散呢？科幻片的編劇懶得解釋，《三體》的讀者也可以自行推敲。

大劉的美學偏好反映在書中：飛船的冬眠室內採用不鏽鋼和鋁合金（《三體III》p347），太空電梯終端大廳也由不鏽鋼和鋁合金構成（《三體III》p236）……這些太空設施散發著二十世紀工業文明的冰冷味道，卻與錙銖必較的太空標準格格不入。其實太空城和飛船的材料完全可以使用塑料，這可以用從木星或土衛六上獲取的有機原料製取。如果用從鎳鐵小行星上開採的沉重金屬，運輸及提煉成本會大大增加。

三體餘思：向太空攀登

大劉筆下的未來技術帶給我們強烈的震撼。它們看起來如此真實可信，彷彿有足夠的資源和意志，馬上就可以成真。這就是大劉所說的「近未來技術改進型科幻」的魅力所在。在《三體》的平行宇宙里，人類迫於來自外星入侵者的壓力，加速發展太空技術，堅定地向太空攀登。

但現實中，有人潑了冷水。他們說，受到資源的限制，人類很能被永遠囚禁在太陽系中。2008年8月，美國一些科學家在一次學術會議上宣稱，即便是採用當今理論上最為先進的火箭推進技術，人類在其生命周期內也不可能登陸太陽系外的任何星體。美國倫斯勒理工學院助理教授布里斯-卡塞蒂分析，要用火箭向半人馬座α星發送一個探測器，至少要耗費地球上已產出的全部能量。這是一個非常驚人的巨大數字。更有甚者，這種想法如果真要付諸實施，那麼實際的能量消耗可能會比預估的還要高出100倍。「人類不可能真的會去榨取地球所有的資源去實現遙遠的星際旅行。」

半人馬座α星

好在對科技發展持樂觀態度的阿瑟-克拉克從歷史中總結規律，提出了「克拉克三定律」。定律一是這樣說的：「如果某位德高望重的科學家說某件事是可能的，那他可能是正確的；如果他說某件事是不可能的，那他也許是非常錯誤的。」回溯歷史，「不可能造出比空氣重的飛行器」，「人類永遠無法登上月球」，「只要五十台計算機就可以滿足人類全部計算需求」……這些看似權威的論斷最後都被證偽了。也許關於太空旅行的悲觀論調也將被未來證明是錯誤的。就像克拉克在其定律二中說到的：「要發現某件事情是否可能的界限，唯一的途徑是跨越這個界限，從不可能進入可能中去。」

最近大劉在《一個和十萬個地球》一文中寫道：「人類正處在第二次大航海時代的前夜。我們現在甚至比哥倫布要有利得多，因為哥倫布看不見他要找的新大陸……而我們要探測的新世界抬頭就能看到，但是現在沒有人來出這筆錢。」

誰能為探索許多天文單位以外的星體出一筆天文數字的錢呢？富裕國家嗎？如果沒有第一次世界大戰，飛機仍將是冒險者的玩具；沒有第二次世界大戰的壓力，V2火箭不會那麼快出現；沒有冷戰的緊張局勢，阿波羅登月計劃不會在十年內成真。在太空帶來的回報尚未明了之時，現在的大國仍缺乏大規模進入太空的動力。也許希望在於私營企業，它們已經把無人飛船送上國際空間站，下一步就是送遊客上太空。

H.G.威爾斯說得好，「選擇整個宇宙——或一無所有」。人類走出了非洲、跨越海洋和山脈，足跡遍及各大陸。

星空曾指引無畏的水手航向新大陸，

我們體內的重元素來自爆發的超新星，

我們敢於回歸星空嗎？

哪怕它看起來黑暗遍布、危機重重？

如果我們不做出抉擇，不知何處飛來的小天體將把我們送往恐龍的歸途；

如果我們做出選擇，地球往事將繼續在星際傳誦。