h3科學家筆記/h3［美］格里高利·本福德gregorybenford著
胡致譯
格里高利·本福德，科幻作家、物理學家、天文學家，加州大學河濱分校物理學教授，當代科學家中能夠將科幻小說寫得很好的作者之一，也是當今時代最優秀的硬科幻作家之一。獨特的風格使他多次獲獎：星雲獎、約翰·坎貝爾紀念獎和澳大利亞狄特瑪獎等。他發表過上百篇物理學領域的學術論文，是伍德羅·威爾遜研究員和劍橋大學訪問學者，曾擔任美國能源部、nasa和白宮委員會太空專案的顧問。
1989年，他為日本電視節目《太空奧德賽》撰寫劇本，這是一部從銀河系演化的角度講述當代物理學和天體學的八集劇集。後來，還擔任過日本廣播協會和《星際迷航：下一代》的科學顧問。
太空歌劇遇上財務人員
當下，太空歌劇很是熱門。我可以列出無數的作家，他們的作品將我們帶去了遙遠的未來。在那裡，巨大的行星際或恆星際社會動盪不安，而率領巨大飛船航向群星的男性（幾乎都是這樣，很少有女性）正為其理想而奮鬥。
自1941年鮑勃·圖克發明這個詞以來，太空歌劇一直就包含著我們這些平凡的科學家期待已久但並不完全認同的宏偉景緻。不過最近，我們進步緩慢的航天事業的最新進展，又讓我燃起了希望，那些未來也許不完全是荒唐的。
錢，是航向星空的最大阻力。發射一個成人質量大小的物體進入近地軌道，平均需要10億美元，如此高昂的花費幾乎將一切商業投資攔在了門外。到目前為止，只有同步軌道上的通訊衛星產出了價值——它們使洲際通訊的花銷降低了好幾個數量級。
不僅如此，當我們談論太空歌劇的時候，浮現在腦海中的是巨大的飛船和星際殖民地，可建它們的錢從哪裡來呢？
換個角度來思考，21世紀結束的時候，一個切實可行的、有經濟效益的太空專案，會是什麼樣的呢？
英國人最近在太空歌劇上獨領風騷，比如說伊恩·班克斯的長篇系列、肯·麥克勞德、柯林·格林蘭的《奪回普倫特星》、彼得·漢密爾頓的超大尺度太空歌劇，以及更近一點的阿拉斯泰爾·雷諾茲和查爾斯·斯特羅斯，都描繪了一個塞滿技術奇蹟的未來。有趣的是，所有這些作者以及他們的作品，都或多或少地偏向社會主義。與之相對的，是史蒂芬·巴克斯特在其小說——特別是《提坦》——中展現的那種嚴肅的、懷舊的近未來太空活動。
沒有高度發達的經濟，無疑我們是承受不起科幻史詩中那些大傢伙的。現實世界中溫和的、以福利為主的社會，比如歐洲，顯然沒法支撐起大型太空專案。他們甚至都沒有載人航天專案！為了在太空專案上獲利，需要投入超級多的金錢。比如說，為了在近地軌道中放置一顆太陽能驅動的衛星，我們需要花費幾千億美元。第二顆類似的衛星，當然會比這便宜得多，因為基礎設施已經建立起來了，但這艱難的第一步，就扼殺了很多太空專案。
除非有人能構想出一個財富取之不盡的社會（比如說利用《星際迷航》系列中的複製機），否則，就總會存在物質上的侷限。但可悲的現實是，大多數的發達國家都已經變得肥胖、懶惰，無論他們持無政府主義還是自由主義，都會竭力避免去幹這些大工程，因為他們沒法像社會主義政府那樣一呼百應。
在這些太空歌劇描繪的未來中，對社會主義經濟的批評依然適用：市場提供的資訊，遠比自上而下的計劃經濟體系要多得多。從原材料到成品，每一道工序都會讓價格上升一部分。通過價格，經濟資訊可以跨越廣闊的時空，並反饋給上游，最終提高生產效率。而傳統的社會主義就沒有辦法獲取這種反饋。委員會並不足以替代價格中包含著的不斷變化的資訊。
政治的確不能完全決定什麼，但我們還是應該在班克斯-雷諾茲-斯特羅斯式的未來和麥克勞德式的未來中做出選擇。班克斯他們想象的是無政府主義，或者自由意志主義——在這裡意味著配備治安力量，並且尊重契約的無政府主義。麥克勞德就更像是一個傳統的社會主義者，如同在《石渠》中所反應的那樣。但儘管社會主義是他早期的心頭好，他也還試驗了各種各樣的社會結構。在他後期的作品中，我們甚至能感覺到他對自由意志主義或無政府主義某種態度的變化，偶爾他甚至也是資本主義的支援者。
班克斯他們的未來就像個肌肉男，如果必要的話，很可能會發展成軍國主義或帝國主義（比如班克斯的《武器浮生錄》）。社會主義在他們那兒，並不是單純的由生至死的社會福利，契約在其中也扮演了很重要的角色（比如雷諾茲的《啟示空間》），而且主角往往傾向於溫和的無政府主義。在查爾斯·斯特羅斯的《奇點天空》中，資本主義的外形社會發展出了一種全新的商業模式——他們用資訊量來衡量商品的價值。
早在《星際迷航》系列中沒有貨幣的社會出現之前，科幻就一直在忽視經濟。理想主義者們通常憎恨金錢，認為貨幣體系愚蠢至極。當然，沒有了流通介質，我們不得不尋求其他方法來分配稀缺資源，於是，政治和強權不可避免地走到了前臺。
一般來說，在這種社會中，通過控制物品，人們還是可以聚集財富的。而為了避免國家的控制和稅收，社會回到了以物易物的時代——歡迎回到中世紀！
金錢不是人們生活的目標，只是經濟活動的工具。它衡量經濟活動中的一切，沒有了它，我們將難以弄明白什麼有用，什麼沒用。
科幻也不能超越這個簡單的真理。顯然《星際迷航》沒有意識到這點。
當然，在很多可能的未來中，人們甚至沒法搞明白下水道是如何工作的，更不要說其經濟體系了。不管未來有多麼奇特，它顯然不會是簡單的重複，經濟總會發展。近年來，政治上偏左的太空歌劇中充斥著量子計算機和e.e.史密斯式的行星級武器，但卻很少涉及其中的經濟。也許是因為作者們沒有想出可行的解決方案，也許他們根本就不關心，畢竟，太空歌劇不是紀實文學。
雖然新浪潮科幻總是帶著左派的色彩，但他們並沒有切實可行的政治經濟解決方案。另一方面，硬科幻和自由意志主義的結合，則很可能源於某種基本的世界觀。科學認為個體心靈的獨特性非常重要。這樣一個個體可以通過實驗（像愛因斯坦那樣的思想實驗，或是現實中的實驗）來獨立驗證任何理論。
這種英雄的原型深埋於西方的文化中。獨立的真理和對事實的尊重是自由意志主義成長的沃土。當然，像厄休拉·勒古恩的《一無所有》中那樣的無政府主義（不是社會主義），也可以承載一個物理學家獨自和集體思維定式相對抗的故事。但《一無所有》令人傷感的故事無關乎經濟，它講的是一個獨立個體的犧牲和發現。而弗雷德里克·波爾和西里爾·m.科恩布盧思的社會諷刺小說，對於當下來說就顯得更有價值。《太空商人》這個標題，就已經展現了小說的主題。
我把經濟學作為出發點，是因為這是一門實打實的科學——不信你看看諾貝爾獎——並且在現實生活中，它對空間科學有著深刻的影響。對財務人員來說，他們關心的是，誰來為這些開銷埋單，以及為什麼。
一個宇宙級開銷的社會，它的經濟動力是什麼？
挖掘天空
需求決定了動力。
用不了100年，我們就將開始耗盡兩樣必需品：金屬和能源。大約50年後，我們的大部分石油儲備都將消失不見——再見了，城市越野車！中東將不再是火藥桶，因為，很簡單，那時候他們都會變得很窮。大部分執政者都意識到了，但他們很少會公開談論這一點，因為對這些政治家來說，半個世紀長得不可想象。
能源問題我將在下一篇專欄中討論。而相對來說更少被人意識到的是，地殼中的金屬礦藏在一個世紀之後就會被我們挖完。當然，我們可以，也已經找到了一些替代品。但有些金屬是不可或缺的，很難用其他什麼東西去替代。
依靠科技促進發展，這是個擺在人類面前的艱鉅任務。一個世紀以前，鋁還是比銀更貴的稀有金屬，現在它和易拉罐一起被我們隨手扔掉，然後再回收利用。但不可避免地，貧窮國家的發展需求將會超過地殼的極限，導致我們用光哪怕是最常見的金屬，甚至是鐵。
而不管是金屬還是能源，其在太空中的存量都足以滿足我們的迫切需要。
此外，一個潔淨的環境也很重要。挖礦對環境的汙染僅次於化石燃料的提純。美國第一大水體汙染來自於煤渣，緊隨其後的就是鐵礦中流出的廢水。
詳細的分析表明，從小行星上帶回來的金屬，會隨著地球金屬儲量的減少而更加有價格競爭力。更妙的是，通過在太空中精煉它們，我們將可以避免汙染，特別是針對某種同樣稀缺的資源——水。
那片星空，也能帶來經濟效益。在一顆直徑一千米的普通富金屬小行星上，我們可以找到鎳、鈷、鉑和鐵。單單是上面的鉑系貴金屬，用現行價格來衡量，就值1500億美元。分離這些金屬，需要的不過是地球鍊金工廠中再普通不過的化學反應，其供能則來自於碳氧化合。這種小行星含有大量的碳和氧，所以在將其緩慢拖入地球軌道的幾十年中，我們完全可以完成精煉工序。
蒸汽火箭
對這一切而言，重中之重在於航行成本，所以我們接下來需要關注如何在深空中搬運大質量的物體。
化學火箭當然不可行，它幾乎已經退出了深空探索。液氧和液氫在火箭的反應室中化合，向外拋射出4.1千米每秒的蒸汽，這已經是化學火箭的極限了。但為了到達近地軌道，我們需要9千米每秒的速度增量，超過化學火箭極限的兩倍。而這還沒有考慮到，為了燃燒這些燃料，我們首先要將它們運送到高空。這意味著一艘100噸重的載具，實際上只有8噸是環軌裝置，其他的都是燃料和高聳的箭體。
在太陽系內做行星際航行將更困難——這一共需要20千米到30千米每秒的速度增量。比如說，使用目前的裝置，我們只能將其總重的很少一部分運送到火星上。使大質量物體獲得高速增量，遠超化學火箭的極限。為了到達穀神星，我們需要18.6千米每秒的速度增量，這意味著有效載荷將只佔載具總質量的0.5%。
利用化學火箭將人或者貨物載入深空中，就像歐洲人划著樺皮小舟探索北美洲一樣——理論上雖然可行，但值得慶幸的是，印第安人並沒有選擇這種方式來探索歐洲。
三十年來，應對這種挑戰的技術都被nasa（美國國家航空航天局）忽略了。二十世紀六十年代末，美國和蘇聯雙雙開發出了核動力火箭，並且其執行時間已達上百小時。它們的噴氣速度是最好的化學火箭的兩倍——在9千米每秒上下。這些火箭將超冷液氫泵過一個陶片列陣，其內部放射性燃料的衰變使之放出高熱，最後釋放出來的蒸氣柱的放射性並不強。
這些早期專案都因為核限制條約被關停了——這對冷戰來說很好，但今天這些意識形態已經完全過時了。為了航向更遙遠的星空，我們需要這些技術。nasa目前已開始謹慎地建造更多核電發動機，且後者已經成功推動「旅行者號」們前進超過四分之一個世紀，航行距離已超過冥王星到太陽距離的兩倍，並且讓「維京號」成功降落在火星。這些只不過是由兩磅二氧化鈽通過衰變放出的250瓦熱量驅動的簡單裝置。此外，在陰冷的太空中為航離地球的宇航器提供熱量，也是這些裝載於其間的放射性小球的日常功用。
即便是這些暫時的回溯也讓nasa狼狽不堪，他們必須煞費苦心地解釋這些技術的安全性，因為我們生活在一個杞人憂天的時代，任何一丁點兒的風險都足以讓我們慌張不已。
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