本書資料來源
第一章慧星牛仔
描繪錢勒船長狩獵領,於1992年發現,參考露(Janex.Luu)和傑維特(DavidC.Jewitt)合著文章「柯伊伯帶」(TheKuiperBelt,ScientificAmerican,May1996)。
第四章觀景室
同步軌道(GeostationaryOrbit,GEO)中「世界之環」(ringaroundtheworld)概念——它們透過赤道上塔和球相連——雖然完全可以看作是奇想,然而卻有堅固科學理論基礎。這顯然是聖彼得堡工程師阿蘇塔諾夫(YuriArtsutanov)所發明「太空電梯」(SpaceElavator)擴大版。我在1982年曾和這位工程師有過一次愉快會面,當時聖彼得堡還叫做列寧格勒。
阿蘇塔諾夫指出,在球和徘徊於赤道上特定區域衛星之間搭起一條纜線,在理論上是可行。今日大部分通訊衛星在GEO上,即是徘徊在球上特定區域。有這樣開始,太空電梯(或以阿蘇塔諾夫生動語彙來說:宇宙臍帶)是可望建造起來,而載運上GEO系統可完全由電力驅動。只有在旅程其他時段才使用火箭推進器。
為避免火箭技術所造成危險、噪音,以及環境危害,太空電梯驚人減少所有太空任務成本。電力很便宜,載一個人上去軌道只需花費100美元,而在軌道上繞一圈則需花費10美元,因為大部分能源在下降旅途中將恢復。(當然,付較高票價才能享受到好餐飲及觀賞電影。即使如此,1000美元就能來回於GEO,你相信嗎?)
這理論是無懈可擊,但是有哪種材料,可以有效承受距離赤道3.6萬公里高懸挂拉力,並有足夠強度能運送承載上去?當阿蘇塔諾夫寫他論文時,只有一種物質符合這些可說是相當嚴格規格:結晶碳(crystallinecarbon),即人們所知鑽石。不幸是,在市面上無法購得所需百萬噸鑽石,雖然在《2061:太空漫遊》我已說明木星核心存在大量鑽石之原因;而在《天堂之泉》(TheFountainsofParadise)我提出更可取得來源:在軌道上工廠,那裡鑽石可以在無重力狀態生成。
1992年8月,亞特蘭提斯號太空梭試圖邁出太空電梯「一小步」,當時做一項實驗,沿著一條長21公里系鏈釋放、並取回載重。可惜,投資下去這項工程卻在幾百米處就卡住。
當亞特蘭提斯號太空梭在軌道記者會提出《天堂之泉》,以及這次任務專家霍夫曼(JeffreyHoffman)在回到球時送我一本他簽名書時,我感到十分高興。
1996年2月,第二次系鏈實驗則稍稍進步些:載重真跑完全程,但在取回時纜線斷,因為絕緣體做得不好而導致漏電。(這或許是個幸運意外:我不禁想起與富蘭克林同時代人,他們試圖重複他著名但危險實驗——在大雷雨中進行風箏實驗——而致命事。)
除可能會發生危險外,從太空梭發射出、扣在系鏈上負載,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「大躍進」將會完成——一路直達赤道。
同時,碳第三種形式,碳60巴克球(Buckminsterfullerene,C60,由60個碳原子構成足球形狀結構),使得太空電梯概念更為可行。1990年,一群休斯敦萊斯大學(RiceUniversity)化學家製造出管狀碳60,其張力比鑽石大許多。這群化學家領導斯莫利博士(Dr.Smalley)甚至進一步宣稱這是至今最強韌材料,並且補充道,借著它太空電梯就可能建造完成。(最新消息:我很高興知道史斯莫博士因這項研發而獲得1996年諾貝爾化學獎。)
現在,有一個令人吃驚巧合——它怪異得令我困惑:誰在負責這件事。
巴克明斯特.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)這些使他身後極富盛名發現。在他許多最後旅程當中,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《天堂之泉》所提到特定點。不久過後,我用12英寸(還記得這種規格嗎?)LP錄音機(CaedmonTC1606)錄下小說,而巴克則友善在唱片封套寫下說明。這些事以一件令人訝異啟示
告終,它激發我對星城(StarCity)思考:
1951年,我設計一個可自由活動且結構簡潔環狀橋,在赤道上空並圍繞著它而組裝起來。在這「光環」橋內球依舊自轉,而這圓形橋則以自身速率旋轉著。我預見球上交通工具垂直上升移至橋中,旋轉著,並下降到所欲抵達球位置。
我堅信,如果人類決定投入此項投資(依據對此而產生評估,認為這不是一項資金甚巨投資),星城是可以被建設起來。除產生新生活型態,以及讓來自低心引力世界,如火星或月球參觀者更適應我們星球外,所有火箭研究都不需在表進行,而是讓它們回到所屬太空。(雖然我希望每年在肯尼迪角太空中心應景重演火箭升空,以喚起人們對火箭第一次升空興奮感。)
幾乎可以肯定是,大部分城市將是騰空架起,只有非常小一部分城市作為科技目使用。畢竟,每座塔相當於千萬樓層高摩天大樓,而圍繞著同共步軌道環,則介於球和月球之間,但較靠近月球。若這個環形成完整一圈,數倍人口可以居住在這個空間中。(這引起一些有趣邏輯問題,我樂意把它們作為「學生作業」。)
關於「豆莖」(Beanstlk)概念卓越歷史,以及其他更先進概念,如反心引力和空間扭曲,請參考羅伯特·伏特(RobertL.Forward)所著《科學魔術》(IndistinguishablefromMagic)。
第五章教育
1996年7月19日,我很驚訝在當報章讀到英國電訊人工生命團隊(ArtificialLifeTeam)領導人溫博士(Dr.ChrisWinter)相信我這章所描繪信息和儲存設備能在30年內發展完成!「我在1956年小說《城市與群星》(TheCityandtheStars)中認為這些設備要在十億年後才可能出現,顯然是個失敗想像。」溫博士說,這種設備能讓我們「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記憶空間大約是1013次方位元,比我所推測1015次方位元小二級。
我真希望當時能以溫博士名來為這種設備命名,這將會在正規圈子引起一些強烈爭論:「靈魂捕捉者」。至於這設備應用於星際旅行,請參考第九章。
我相信我發明以掌心對掌心信息傳遞方式,在第三章有描述,因此發現尼古拉斯·尼葛洛龐蒂(NicholasNegroponte)和他麻省理工學院媒體實驗投入這項研究已有多年時,實在叫人慚愧。
第七章簡報
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,那麼它對我們文明所造成衝擊將是非常巨大。所有現今能源——石油、煤、核電、水力發電、太陽能——都會被淘汰,當然我們所擔心環境污染問題也會隨之消失。所有這一切都變成一個大擔憂——熱污染。所有能源最終成為熱,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:陰影處溫度高達幾百度。
然而,這狀況也有光明一面:除這方法外,別無其他方式避開下一次冰河紀元,冰河紀元是一定會出現。「文明是冰河紀元之間休息時段。」出自威爾·杜蘭特(WillDurant)《文明故事》(TheStoryofCivilization)。
即使當我寫下這些話時,全球各實驗室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體積,大意是一杯馬克杯大小能源就足以把球海洋煮沸,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,有多少超級新星真是由工業意外所誕生?
第九章空中花園
在星城中移動最主要問題之一,就是距離太遠。如果你要拜訪一位在隔壁塔朋友(無論虛擬實境有多少優點,通訊永遠無法取代接觸),這距離相當於一趟月球之旅。即使擁有最快電梯,還是要花上好幾天而非數小時,否則生活在低心引力區人無法適應其加速度。
「無慣性推進器」(innertialessdrive)概念——即作用在身體上每個原子推動系統,這樣當電梯在加速時,身體就不會感受到壓力——在1930年代由「太空劇」(SpaceOpera)大師史密斯(E.E.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。
如果你在表附近自由下墜(忽視空氣阻力),每一秒你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1分30秒時,你速度將增加為每秒1公里。
若你在木星重力場下墜落也是如此,(其心引力為球2.5倍),甚至你在巨大無比場域內如白矮星或中子星(比球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后達到光速也是如此。然而,若你蠢到進入具有引力物質半徑,因為受力不均衡,潮汐力量(tidalforces)很快就會將你撕成碎片。進一步詳細資料,可參考我悲慘但文如其名短篇故事「中子潮汐」(NeutronTide),收於拙著《太陽風》(TheWindfromtheSun)中。
「無慣性推進器」就像可控制重力場域,它在科學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偉大蘇聯物理學家薩哈羅夫(AndreiSakharov)一些概念,並討論無慣性推進器。
海希(B.Haisch)、瑞達(A.Rueda)和普霍夫(H.E.Puthoff)所寫「零點場中慣性」(InertiaasZero-PoinfFieldLorentzForce,PhysReviewA,February1994),未來可能會成為具有里程碑意義重要論文,在小說中,我已經賦予它這位。這篇論文提出一個很根本且被視為理所當然問題,即宇宙生成方式。
這三位美國物理學家所問是:「是什麼給予物體質量(或慣性)以致它需要外力才會移動,以及一股同樣力量以恢復它原先狀態?」
他們暫訂答案仰賴於一個遠離物理學家象牙塔,且不為人所知事實:即所謂空洞太空實際上是個能量沸騰大汽鍋——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結果。
自法拉第(Faraday)以來,有無數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成功,可是它們結果沒一個是經過證實。然而,儘管還很遙遠,如果這三位物理學家理論獲得證實,它將開啟反重力「太空推進器」(spacedrive)遠景;更迷人是,甚至可能控制慣性。這會產生有趣狀況:如果你以最小力道去觸碰一個人,他將在一小時內立即消失到幾千公里遠方,直到他碰到另一頭而反彈停下來。好消息是交通意外將成為不可能事;自動車以及乘客可以毫髮無傷以任何速度相互碰撞。(你覺得今日生活已經夠混亂?也許未來更熱鬧呢!)
我們目前所熟知太空任務中「無重力狀態」(下個世紀將會有數百萬人享受到這樣旅程),對我們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狀態,甚至是完全不可能①。但它是一個很棒想法,因為它可以促成類似「遙距傳送」作用:你幾乎可以立即到各去旅行(至少在球上)。坦白說,我真不曉得少它要怎樣來管理「星城」!
在這部小說中我做一個假設,即愛因斯坦是對,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論文最近似乎認為:就如同許多科幻小說家所習以為常那樣,在銀河搭順風車旅客或許不必忍受這惱人限制。
整體而言,我希望這三位物理學家是正確,但似乎有一個根本反對意見。如果超光速(FasterThanLight,FTL)是可能,為什麼這些搭便車,或者富有旅客沒有成行呢?
答案是,正像我們不會發展以煤為燃料宇宙飛船一樣,外星人沒有理由建造航行於星際之間交通工具,一定有其他更好方法。
界定一個人只需要數量少到驚人「位」,或是儲存一個人一生中可能會獲取所有信息,這點在雪弗(LouisK.Scheffer)「機器智慧,星際旅行成本與費米弔詭」(MachineIntelligence,theCostofInterstellarTravelandFermi'sParadox,QuarterlyJournaloftheRoyalAstronomicalSociety35,no.2