2014：科幻成真

2015-09-10赵洋

科幻世界 2015年1期

赵洋

一、全频带阻塞干扰

在战场电磁干扰形式的选择上，本手册主张采用对某一特定频率或信道所进行的瞄准式干扰，而不主张同时干扰一个较宽频带的阻塞式干扰，因为后者对己方的电磁通讯和电子支援措施也会产生影响。

——摘自1993年美国陆军《电子战手册》（刘慈欣：《全频带阻塞干扰》，2001）

反恐战争开始以来，美军在阿富汗战场上拥有绝对的制空权。对于坐着直升机进入战区的美军士兵来说，山中恐怖分子携带的肩扛式地对空导弹曾是唯一的威胁。但是，当一架CH-47“支奴干”直升机在一次救援行动中遭遇神秘失败后，研究人员把威胁范围扩大到了非人为可控的领域。

这次失败导致了大量人员伤亡。受挫的海豹突击队报告称这一任务的失败源于通信问题，美军的地面人员在被敌人围困后呼叫了救援，但是救援直升机根本没来。“支奴干”直升机的机组称，自己没有收到求援消息。难道塔利班和基地组织掌握了高级无线电干扰技术？

但美国宇航局认为，最大的威胁可能并非来自地面的武装分子，而是来自天上。在该行动进行时，太阳正发生一场超级风暴，汹涌而至的辐射和粒子流对地球的电磁环境造成了巨大影响，在地球大气层中形成了等离子体气泡，从而对无线电通信造成强干扰。科学家进一步研究发现，等离子体气泡可形成大约100千米宽的干扰区域。这种气泡当然是肉眼不可见，但却可以散射无线电波，使正常通信受到干扰。所以，在这次事件中，直升机与轨道通信卫星之间的通信受到等离子体气泡干扰，致使直升机与地面人员之间的通信被阻断，形成通信黑域，这个现象对于复杂的战场环境而言是致命的。

一个偶发的太空天文现象可能对军事行动构成致命的威胁，并导致任务失败、人员伤亡。如果太阳活动在未来变得更加狂暴，无线电通信被阻断的情况增多，会引发怎样的军事变化？军方会主动向敌方施加这种干扰吗？再读读《全频带阻塞干扰》一文，相信你会得出自己的结论。

二、猩球崛起

也许这个星球上的居民，也就是刚才看到的那座城市里的文明人，经过几代的努力和耐心的选择，终于培养出一批行为多少有点理性的猴子？在地球上，毕竟也有一些黑猩猩能完成惊人的技巧。于是，这些居民就利用它们做一些粗重的工作，诸如我经历的这场狩猎？

——皮埃尔·布尔：《猿猴世界》，1963

除了人类之间绵延不绝的冲突，2014年夏天《猩球崛起2：黎明之战》在大银幕上再次掀起了人类与其他物种冲突的热潮。

人类自认为是地球上最具智慧的生物。然而，科学家一次又一次地向世人证明，很多动物其实都具有非凡的智慧。

在心理学家科林·卡默勒和松泽哲郎2014年所做的研究中，黑猩猩和人类玩了一回战略游戏。游戏的结果颇为出人意料：黑猩猩胜出，人类则甘拜下风。在游戏中，黑猩猩组和人类组通过双人电子游戏进行对决。在这种类似象棋或扑克的竞争类游戏中，游戏者须根据对方之前的选择推断其下一步举措，从而实时改变策略以胜出。理想化的游戏将呈现出特定的模式，运用博弈论的数学方法可以轻松推断这一模式。当双方都做出最优选择时，游戏就会出现所谓的“均衡”状态。

实验显示，黑猩猩的游戏选择几近最优，它们的选择更贴近博弈论中的均态。而人类的选择与理论推断则相差甚远。研究结果显示，黑猩猩具有非凡的记忆力和策略思维，这使它们的表现超越人类。

非凡的记忆或许是黑猩猩表现出色的主要原因。研究显示，两岁大的黑猩猩能够在0.2秒内记住随机数字图形。这种记忆精确度在人类幼童中十分罕见，成人则基本不具备这种能力。人类大脑负责认知的脑皮层拥有200亿个神经元，而黑猩猩只有60亿个。这意味着人类大脑拥有黑猩猩所没有的高级功能，例如语言。然而，拥有这样发达的大脑，就必须牺牲一些东西，比如精细的记忆和战略思维。

无独有偶，先前被猩猩康复中心收留的红毛猩猩“梅戈”，于2014年早些时候重返印度尼西亚野外。这只猩猩在过河之前，小心翼翼地用一根长长的树枝插入水中以测量深度，待确定可以安全渡过后才慢慢向前。途中，梅戈不小心把树枝弄掉了，它意识到没有树枝测水深，过河很危险，于是不情愿地转身原路返回。猩猩有这种行为并不奇怪，类人猿被认为是除人类以外最聪明的灵长类动物。它们98%的DNA与人类一样，因而它们与我们的相似之处也很多。它们的适应力和创新能力都强，很少有它们无法逾越的障碍。

猿猴要逾越的最新障碍是获得“法人地位”。2014年10月8日，纽约地方法院开始审理黑猩猩法人地位上诉案。2013年末，“非人类权益组织”负责人史蒂文·怀斯为黑猩猩汤米向当地最高法院提交法律文件，要求法院动用“人身保护令”将汤米作为法人对待，让其享受有限度的自由权。怀斯说：“人应该有点常识，如果他们看过这只黑猩猩30年来的住处，那他们会为它现在住的地方高兴得上蹦下跳。”但法院驳回了首次诉讼，怀斯随即提起了上诉。怀斯认为黑猩猩在认知和遗传上与人类相近，它们应该拥有人身自由的基本权利。该组织要求的法律援助曾有先例。2008年，西班牙议会授予黑猩猩一定的法律权利。另外，包括印度在内的其他一些国家的零星努力也曾取得一定成效。

三、天堂的喷泉

到了夜间，肉眼可以更加清楚地看到导带。当夕阳西沉、各种信号灯打开以后，导带便成为一条细细的、辉耀夺目的光带，它向着高处射去，消失在星空的掩映之中。它已经成为全世界最伟大的奇迹。在摩根禁止外人进入工区之前，参观者的无尽人流就从来没有间断过。这些被不知是谁开玩笑地称为“朝圣者”的人们，络绎不绝地前来朝觐圣山上的这一最新奇迹。

——阿瑟·克拉克：《天堂的喷泉》，1979

以往人们都认为，碳纳米管是制造太空电梯的最佳材料。直到2014年9月，一篇发表在《自然·材料》期刊的论文颠覆了这一认识。这篇由美国宾夕法尼亚州立大学化学家撰写的论文给出了如何制造“钻石纳米线”的方法。

钻石纳米线几乎没有厚度，它仅由几个原子构成，比光学纤维细几十万倍。其核心由钻石的基本单位结构连接而成——碳原子以四面体结构首尾相连，外围包着一层氢原子。该研究负责人、宾州大学化学教授约翰·拜丁说：“该方法就像……把最小的钻石串在一起，组成微小的钻石‘项链’。因为线的中心是钻石，我们推测它可能具有超凡的硬度、强度和广泛的用途。”事实上，钻石纳米线的强度和硬度都超过了目前最强的纳米管和聚合材料。具有极高强度、硬度又极轻的材料有着广泛的潜在用途，从省油的汽车到科幻式的太空电梯，不一而足。

近一个世纪以来，人们想把独立含碳分子（如液体苯）压缩成一种有序的类钻石纳米材料，一直未能成功。这次，研究人员动用了橡树岭国家实验室的大型高压装置，压缩了含6个碳原子和6个氢原子的苯分子。在压缩过程中，扁平的苯分子堆积在一起、弯曲、断裂，然后随着压力的缓慢释放，原子以一种完全不同、却仍高度有序的方式重新连在一起。碳原子形成四面体结构，氢原子“挂在”外面，四面体互相连接，形成了细长的纳米线。制造纳米线所需的高压限制了它的生产规模，目前一次只能生产几立方毫米，所以还不足以用于工业量级。下一步的目标是解决这个制造难题，让钻石纳米线能在更易实现的条件下生产。

拜丁说，用苯分子的自然排列引导形成这种新的钻石纳米线，也让以碳氢为基础制造更多其他类分子成为可能，比如添加其他原子，让它们与纳米线结合。通过挤压预先设计的液体配方，就能造出大量不同的材料。钻石纳米线可以使许多行业获得巨大改进，比如超强而轻质的线缆，使建造三万多公里长的太空电梯成为可能。

四、星际迷航

宇宙，人类最后的边疆。这是星舰“企业”号的航程。它持之以恒的任务，是去探索未知的新世界，找寻新的生命和新的文明，勇敢地航向前人所未至的领域。

——电影《星际迷航》，1979

科幻电影《星际迷航》中曾经提到一种冲量引擎，它无需化学燃料即可驱动飞船飞行。现在，美国宇航局的一个研究团队号称证实了这种引擎的可行性。

2014年7月末，在第50届联合推进技术大会上，来自美国宇航局约翰逊航天中心的研究团队展示了这一引擎的测试结果。该团队报告称，他们探测到引擎产生的30至50微牛顿的推力，相当于让一根羽毛飘浮起来所需的力量。考虑到他们的装置是一个能测量一微牛顿力的扭摆，这个力已经算是不小了。这就像是用一个精确到20克的厨房秤来称东西，结果读数为一公斤。也就是说，有东西让指针发生了显著移动。

这种引擎的概念来自于物理学家麦克斯韦1871年进行的一项计算，他提到光子会施加一种微小但可测的压力。各国航天机构已经计划发射拥有巨型太阳帆的空间探测器，凭借太阳风将其吹送到太阳系中最边远的地方。欧洲伽利略卫星导航系统顾问罗杰·索耶把这个构想推向了新高度，提议利用这种力量制造引擎。基本原理是，沿着一条管道反射微波，管道长度与微波频率相对应，可使两者相互加强。若一端较宽，那么微波在管壁的反射次数减少，因此可对这一端施加更大的力量。如果微波引擎真的取得成功，其影响将是革命性的。它将首先被应用于卫星，利用太阳能电力来驱动微波引擎，大幅削减交通工具的燃料成本，“让机翼与轮子寿终正寝”。

然而，科学家们纷纷站出来给这篇论文泼冷水，他们认为该引擎违反了动量守恒定律。他们将Cannae Drive（名称源于“企业”号飞船首席工程师口头禅：“物理定律是不能改变的”，又称电磁引擎）与之前的常温核聚变和超光速中微子相提并论，认为其根本不可能实现。加州理工学院物理学家肖恩·卡罗尔说：“通过量子真空虚拟等离子体实现推进式动量传递是荒谬的技术呓语，比《星际迷航》中的科幻想象更不实际。”

虽然部分解释让人无法信服，但Cannae Drive的实验结果却令人好奇。论文的作者说，此实验是要证明运用传统磁等离子体动力学原理，通过量子真空虚拟等离子体实现推进式动量传递的可行性。对科学家来说，失败并非一无是处，弄明白一项实验的失败原因往往和弄明白实验的成功之处几乎同样重要。对太空迷来说，仅有太空电梯还不够，当你被提升到地球同步轨道后，总想再去更远点儿的地方，要是这种电磁引擎研制成功，目的地从冥王星到参宿四任你选择。

五、回到未来

路？我们要去的地方不需要……路。

——布朗博士，《回到未来》，1985

2014年6月，《自然·通信》杂志发表的论文指出，在量子层面上“外祖父悖论”是可以得到解决的。

澳大利亚昆士兰大学的研究团队，使用光子来模拟进行时间旅行的粒子行为。通过对光子行为的研究，科学家们揭开了现代物理中一些怪诞的方面。在模拟中，研究人员考察了进行时间旅行的一粒光子的两种可能结局。科学家们想知道这粒光子与更早之前的“自己”之间会发生什么。

在实验中，科学家们设置了一种虚构的情景，即假设一粒光子穿越了正常的时空，并与被困在闭合类时空曲线的虫洞中的另一粒光子发生相互作用。然后，通过对第二粒光子行为的模拟，让他们得以获知第一粒光子的行为，结果显示，只要对第二粒光子进行适当的处理，就有可能引导第一粒光子发生相应变化。要想在量子层面上进行操作，必须尽量选用尽可能微小但却能独自存在的粒子，比如说光子。

将上述内容替换为外祖父悖论的说法，就是你穿越回过去，阻止未婚的外祖父与未来的外祖母相遇，现在的你的确会发生一些变化。

显然活人是没法缩小到光子那么小来进行时间旅行的，但已经有人踩着悬浮滑板体验《回到未来》中的拉风感觉了。在科幻电影《回到未来》第二部里，马蒂踩着一块悬浮滑板逃过了一劫。2014年，美国建筑师亨德森让它变成了现实，他开发了一款滑板，具有4个能提供磁场的“悬浮引擎”。只有当滑板下方存在金属导体时，这些引擎才能发挥作用，产生彼此互相排斥的磁场。这块悬浮滑板足够支撑130千克的重量。运用相似技术的磁悬浮列车每米轨道的造价达到了75万美元。悬浮滑板金属轨道成本“仅有”每米1万美元。有商业头脑的公司已推出了一个售价299美元的“悬浮引擎开发者工具箱”，购买者可以将悬浮组件取出，安装在任何想要让其悬浮的物体上。该组件可以承载28千克的重量，一块电池大约能悬浮7分钟。

六、神的九十亿个名字

上帝、耶和华、安拉……这些都是人造的符号，神真正的名字是不可呼唤的……

——阿瑟·克拉克：《神的九十亿个名字》，1953

现代宇宙学的一个重要理论是宇宙诞生于创世大爆炸。大爆炸不仅仅是理论，还被众多的天文观测证据所支持，这些证据包括宇宙微波背景辐射和宇宙的持续膨胀。但大爆炸的起源仍然是一个谜团。宇宙学家提出的一种解释是宇宙是自发形成的，大爆炸是真空量子涨落的结果。这听起来有道理，但无人能证明它。好在中科院武汉物理与数学研究所的研究人员在2014年发表论文，用数学证明宇宙确实是源自虚无的真空。

20世纪上半叶，一些宇宙学家试图将量子力学和广义相对论结合起来，但都徒劳无功。物理学家约翰·惠勒和布莱斯·德维特提出的“惠勒-德维特方程”就是量子引力/大一统理论的一个数学框架，其核心是海森堡测不准原理。亚稳态假真空的波动有可能允许一个微小的真空存在，这种现象发生之后，会出现两种可能性：如果真空泡没有快速膨胀，它会立即消失;如果真空泡膨胀到足够大，宇宙的诞生将是不可避免的。这篇论文证明了微小的真空泡一旦出现，就有机会以几何级数膨胀，形成宇宙。