第1章彗星牛仔
描繪錢德勒船長的狩獵領地,於1992年發現,參考魯(janex.luu)和傑維特(davidc.jewitt)合著的文章《柯伊伯帶》(thekuiperbelt,scientificamerican,may1996)。
第4章觀景室
同步軌道(geostationaryorbit,geo)中「世界之環(ringaroundtheworld)」的概念——它們透過赤道上的塔和地球相連——雖然完全可以看作是奇想,卻有堅固的科學理論基礎。這顯然是聖彼得堡的工程師阿蘇塔諾夫(yuriartsutanov)所發明的
「太空電梯」(spaceelavator)的擴大版。我在1982年曾和這位工程師有過一次愉快的會面,當時的聖彼得堡還叫作列寧格勒。
阿蘇塔諾夫指出,在地球和徘徊於赤道上特定區域的衛星之間搭起一條纜線,在理論上是可行的。今日大部分的通訊衛星在geo上,即徘徊在地球上的特定區域。有了這樣的開始,太空電梯(或以阿蘇塔諾夫生動的語彙來說:宇宙臍帶)是可望建造起來的,而載運上geo的系統可完全由電力驅動。只有在旅程的其他時段才使用火箭推進器。
為了避免火箭技術所造成的危險、噪聲,以及環境危害,太空電梯驚人地減少了所有太空任務的成本。電力很便宜,載一個人上去軌道只須花費一百美元,而在軌道上繞一圈則須花費十美元,因為大部分的能源在下降的旅途中將恢復。(當然,付較高的票價才能享受到好的餐飲及觀賞電影。即使如此,一千美元就能來回於geo,你相信嗎?)
這理論是無懈可擊的,但是有哪種材料,可以有效地承受距離赤道三萬六千公里高的懸掛拉力,並有足夠的強度能運送承載上去?當阿蘇塔諾夫寫他的論文時,只有一種物質符合這些可說是相當嚴格的規格:結晶碳(crystallinecarbon),即人們所知的鑽石。不幸的是,在市面上無法購得所需的百萬噸鑽石,雖然在《2061:太空漫遊》我已說明了木星核心存在這些量的鑽石之原因;而在《天堂的噴泉》(thefountainsofparadise)我提出更可取得的來源:在軌道上的工廠,那裡的鑽石可以在無重力的狀態下生成。
1992年8月,亞特蘭蒂斯號太空梭試圖邁出太空電梯的「一小步」,當時做了一項實驗,沿著一條長21公里的系鏈釋放並取回載重。可惜,投資下去的這項工程卻在幾百米處就卡住了。
當亞特蘭蒂斯號太空梭的全員在軌道上進行的記者會上展示《天堂的噴泉》,以及這次的任務專家霍夫曼(jeffreyhoffman)在回到地球后將他親筆簽名的那本給我時,我感到十分高興。
1996年2月,第二次的系鏈實驗則稍稍進步了些:載重真的跑完全程,但在取回時纜線斷了,因為絕緣體做得不好而導致漏電。(這或許是個幸運的意外:我不禁想起與富蘭克林同時代的人,他們試圖重複他著名但危險的實驗——在大雷雨中進行風箏實驗——而致命的事。)
除了可能會發生的危險外,從太空梭發射出、扣在系鏈上的負載,看上去就像用假蠅釣魚:看起來容易,其實並不然。但最終最後的「大跳躍」將會完成——一路直達赤道。
同時,碳的第三種形式,碳六十的巴克球(buckminsterfullerene,c60,由六十個碳原子構成足球形狀的結構),使得太空電梯的概念更為可行。1990年,一群休斯敦萊斯大學(riceuniversity)的化學家制造出管狀的碳六十,其張力比鑽石大許多。這群化學家的領導斯莫利博士(dr.smalley)甚至進一步宣稱這是至今最強韌的材料,並且補充道,藉著它太空電梯就可能建造完成。(最新的訊息:我很高興知道斯莫利博士因這項研發而獲得1996年諾貝爾化學獎。)
現在,有一個令人吃驚的巧合——它怪異得令我困惑:誰在負責這件事。
巴克敏斯特·富勒(buckministerfuller)於1983年逝世,因此生前並未見到「巴克球」(backyballs)和「巴克管」(backytubes)這些使他身後極負盛名的發現。在他諸多旅程的最後幾次中,有一次我有幸在斯里蘭卡開飛機載他及其妻子安(anne),並帶他們去看看《天堂的噴泉》所提到的特定地點。不久過後,我用十二英寸的(還記得這種規格嗎?)lp錄音機(caedmontc1606)錄下小說,而巴克則友善地在唱片封套寫下說明。這些事以一件令人訝異的啟示告終,它激發了我對星城(starcity)的思考:
1951年,我設計了一個可自由活動且結構簡潔的環狀橋,在赤道上空並圍繞著它而組裝起來。在這「光環」橋內的地球依舊自轉,而這圓形橋則以自身的速率旋轉著。我預見地球上的交通工具垂直地上升移至橋中,旋轉著,並下降到所欲抵達的地球位置。
我堅信,如果人類決定投入此項投資(依據對此而產生的評估,認為這不是一項資金甚巨的投資),星城是可以被建設起來的。除了產生新的生活形態,以及讓來自低地心引力的世界,如火星或月球的參觀者更適應我們的星球外,所有的火箭研究都不須在地表進行了,而是讓它們回到所屬的太空。(雖然我希望每年在肯尼迪中心太空中心應景地重演火箭升空,以喚起人們對火箭第一次升空的興奮感。)
幾乎可以肯定的是,大部分的城市將是騰空架起的,只有非常小的一部分城市作為科技目的使用。畢竟,每座塔相當於千萬樓層高的摩天大樓,而圍繞著同步軌道的環,則介於地球和月球之間,但較靠近月球。若這個環形成完整的一圈,數倍的人口可以居住在這個空間中。(這引起一些有趣的邏輯問題,我樂意把它們作為「學生作業」。)
關於「豆莖」(beanstalk)概念的卓越歷史,以及其他更先進的概念,如反地心引力和空間扭曲,請參考羅伯特·伏特(robertl.forward)的《科學魔術》(indistinguishablefrommagic)。
第5章教育
1996年7月19日,我很驚訝在當地報章讀到英國電信人工生命團隊(artificiallifeteam)的領導人溫德博士(dr.chriswinter)相信我這章所描繪的資訊和儲存裝置能在三十年內發展完成!(我在1956年的小說《城市與群星》(thecityandthestars)中認為這些裝置要在十億年後才可能出現,顯然是個失敗的想象。)溫德博士說,這種裝置能讓我們「在實體上、情感上和精神上重新創造一個人」,並且他評估這麼做所需要的記憶空間大約是十的十三次方位元,比我所推測的十的十五次方位元小了二級。
我真希望當時能以溫德博士的名字來為這種裝置命名,這將會在正規圈子引起一些強烈的爭論:「靈魂的捕捉者。」至於這裝置應用於星際旅行,請參考第9章。
我相信我發明了以掌心對掌心的資訊傳遞方式,在第3章有描述,因此發現尼古拉斯·尼克羅彭迪(nicholasnegroponte)和他的麻省理工學院媒體實驗室投入這項研究已有多年時,實在叫人慚愧。
第7章簡報
如果零點場(zeropointfield,有時被稱為「量子波動」或「真空能量」)能被開發出來,那麼它對我們的文明所造成的衝擊將是非常巨大的。所有現今的能源——石油、煤、核電、水力發電、太陽能——都會被淘汰,當然我們所擔心的環境汙染問題也會隨之消失。所有這一切都變成了一個大的擔憂——熱汙染。所有的能源最終成為熱,如果每個人有數百萬千瓦可玩,這顆星球很快就會像金星那樣:陰影處的溫度高達幾百攝氏度。
然而,這狀況也有光明的一面:除了這方法外,別無其他方式避開下一次的冰河紀元,冰河紀元是一定會出現的。「文明是冰河紀元之間的休息時段。」這句話出自威爾·杜蘭特(willdurant)的《世界文明史》(thestoryofcivilization)。
即使當我寫下這些話時,全球各實驗室的優秀工程師宣稱他們正在開發這種能源。物理學家費曼曾估計過這種能源的體積,大意是一個馬克杯大小的能源就足以把地球的海洋煮沸,真是令人印象深刻。
當然,這種想法會讓人不免一驚。相較之下,核能根本不是對手。
我很好奇,有多少超級新星真的是由工業意外所誕生的?
第9章空中花園
在星城中移動最主要的問題之一,就是距離太遠了。如果你要拜訪一位在隔壁塔的朋友(無論虛擬現實有多少優點,通訊永遠無法取代接觸),這距離相當於一趟月球之旅。即使擁有最快的電梯,還是要花上好幾天而非數小時,否則生活在低地心引力地區的人無法適應其加速度。
「無慣性推進器」(innertialessdrive)的概念——即作用在身體上每個原子的推動系統,這樣當電梯在加速時,身體就不會感受到壓力了——在20世紀30年代由「太空歌劇」(spaceopera)大師史密斯(smith)所發明。這概念並非如其所聽起來那般不大可能,因為重力場正是以這種方式對身體產生作用的。
如果你在地表附近自由地下墜(忽視空氣阻力),你的速度會增加近每秒十米。此外,你會感到處於無重力狀態,不會感受到加速度,雖然到一分三十秒時,你的速度將增加為每秒一公里。
若你在木星的重力場下墜落也是如此(其地心引力為地球的2.5倍),甚至你在巨大無比的場域內如白矮星或中子星(比地球的地心引力強上幾百萬或幾兆倍),也是如此。你感受不到什麼,即使你在出發數分鐘後達到光速也是如此。然而,若你蠢到進入具有引力的物質半徑,因為受力不均衡,潮汐力量(tidalforces)很快就會將你撕成碎片。進一步詳細的資料,可參考我悲慘但文如其名的短篇故事《中子潮汐》(neutrontide),收於拙著《太陽風》(thewindfromthesun)中。
「無慣性推進器」就像可控制的重力場域,它在科幻小說之外很少被認真討論到,直到最近。1994年,三位美國物理學家發展了偉大蘇聯物理學家薩哈羅夫(andreisakharov)的一些概念,並討論了無慣性推進器。
海希(sch)、瑞達(a.rueda)和普霍夫(puthoff)所寫的《零點場中的慣性》(inertiaasazero-pointfieldlorentzforce,physreviewa,february1994),未來可能會成為具有里程碑意義的重要論文,在小說中,我已經賦予它這地位了。這篇論文提出了一個很根本且被視為理所當然的問題,即宇宙生成的方式。
這三位美國物理學家所問的是:「是什麼給予物體質量(或慣性)以致它需要外力才會移動,以及一股同樣的力量以恢復它原先的狀態?」
他們暫定的答案仰賴於一座遠離物理學家的象牙塔,且不為人所知的事實:即所謂空洞的太空實際上是個能量沸騰的大汽鍋——零點場,這點真是令人驚訝。這三位物理學家認為慣性和重力是一種電磁現象,它們是物體和場相互作用的結果。
自法拉第(faraday)以來,有無數的實驗試圖把重力和磁力結合起來,雖然有許多實驗宣稱取得了成功,可是它們的結果沒一個是經過證實的。然而,儘管還很遙遠,如果這三位物理學家的理論獲得證實,它將開啟反重力的「太空推進器」(spacedrive)遠景;更迷人的是,甚至可能控制慣性。這會產生有趣的狀況:如果你以最小的力道去觸碰一個人,他將在一小時內立即消失到幾千公里遠的地方,直到他碰到另一頭而反彈停下來。好訊息是交通意外將成為不可能的事;自動車以及乘客可以毫髮無傷地以任何速度相互碰撞。(你覺得今日的生活已經夠混亂了?也許未來更熱鬧呢!)
我們目前所熟知的太空任務中的「無重力狀態」(下個世紀將會有數百萬的人享受到這樣的旅程),對我們的祖父輩而言就像是魔術。消除,或只是減少慣性是另一個相當不同的狀態,甚至是完全不可能的。但它是一個很棒的想法,因為它可以促成類似「遙距傳送」的作用:你幾乎可以立即地到各地去旅行(至少在地球上)。坦白說,我真不曉得少了它要怎樣來管理「星城」!
在這部小說中我做了一個假設,即愛因斯坦是對的,沒有任何訊號或物體能超越光速。有一些包括複雜數學運算的論文最近似乎認為:就如同許多科幻小說家所習以為常的那樣,在銀河搭順風車的旅客或許不必忍受這惱人的限制。
作者「阿瑟·克拉克」的其他小說