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载2006年6月9日《文汇读书周报》


是独门秘岌还是幻想诱惑?
——《星际迷航》中的翘曲飞行理论

穆蕴秋

 

  《星际迷航》讲述的是发生在二十三世纪以后,一组太空人员驾驶 “企业号”在银河系中进行探险的多系列故事。尽管始播时收视平平并一度被中断,转而复生却欣欣向荣,创作者吉恩.罗顿伯里晚熟的天才也终于得到证明,它的播放档期从1966年排到2005年,加上早期的动画系列共有六个系列。改编的电影也达十部之多,从1979年一直上映到2003年,简直是史无前例。
  《星际迷航》培养了数目庞大的“迷航迷”。当中最负盛名的自然是史蒂芬.霍金和他的打赌同伴基辅.索恩,以及史蒂文.温伯格和他那位一起获诺贝尔奖的同伴谢尔登.格拉肖,另外,物理学家劳伦斯.克罗斯也名列其中。霍金在某一集中被邀请与牛顿和爱因斯坦在“企业号”上玩纸牌游戏,并成为最后的赢家,这在他那本超级畅销书中曾被津津乐地提到过;温伯格喜欢开着电视做物理学计算,当被要求评价一下这部电视剧的时候,他一本正经地指出《星际迷航》的主要错误在于,人物对话时每次都把不定式的结构拆开来,如“to boldly go……!(要大胆行动……!)”
  相较而言,克罗斯似乎付出最多,他为此专门写了一本书,名字就叫《星球旅行的奥秘》(The Physics of Star Treck)。与其它引导观众更好观看《星际迷航》的技术手册不大相同的是——它的英文原名更能表明此书的思想主旨:探讨电视剧中那些让人眼花缭乱的幻想技术背后的物理学依据。
  《星际迷航》中企业号的探险目的是“探测未知的新世界,寻找新的生命形态和文明形式,勇敢探索那些人类之前从未到达的地方”——这在一、二系列的每集开头都会作为画外音响起。很多幻想技术因此在里面被运用:翘曲飞行(Warp Drive)、虫洞、三维传输器、全息幻觉甲板等等。其中能使企业号 “打败光速”航行的翘曲飞行无疑属于《星际迷航》的首创独门秘笈,克罗斯在书中花了不小篇幅从物理学层面对它进行探讨。
  企业号的太空航程都是光年量级的,可剧情发展并不容许它花费太多的时间在航行上,所以,打破光速壁垒进行超空间航行就成为企业号必备的一项基本技能。《星际迷航》的制作者别出心裁用“翘曲飞行”来描述其实现方式:企业号能使出发点和目的地之间的空间发生时空卷曲,建立一条翘曲通道来实现超光速旅行。在《星际迷航》的专门技术手册中能看到制作者为它编写的基本公式,随着电视新系列的推出,企业号的升级换代,这个公式还被不断加入新的参数来进行修正和完善,尽管它从未直接在电视画面中出现过,但在“迷航迷”中却广为流传,从每一集中寻找与之不符的疏漏,也就成为“迷航迷”们乐此不疲的一项娱乐活动。
  翘曲飞行很容易让人想到虫洞——那是索恩为萨根小说《接触》中的超空间旅行构想的,不过虫洞作为时空旅行手段毕竟是出自物理学家有理论依据的建议结果,一出来就倍受关注。而翘曲飞行理论则完全是幻想的结果,除了“迷航迷”们会认真对待它——这也是纯粹出于娱乐目的,很少会有物理学家对这个杜撰理论加以认真考虑的。
  1994年,威尔士大学一名博士生马格尔.埃尔库比尔在《经典与量子引力》上,发表了《翘曲飞行:广义相对论下的超光速旅行》,这种情形才开始有所改变。在这篇论文中,埃尔库比尔并不讳言他的研究对象其实就是科幻中“翘曲飞行”的旧话重提,他认为,通过对太空飞船尾部的时空区域进行局部扩展,相对地就会在飞船前方形成一个压缩区域,这种情形下,飞船超光速旅行是可能的。埃尔库比尔的这个结论也是建立在对爱因斯坦场方程求解的基础上,并且,和索恩的虫洞理论一样,要让飞船前后部位的局部时空区域发生扭曲,也同样需要负能量密度的奇异物的支持。翘曲飞行的物理学解释与《星际迷航》编剧当初的构想已经迥然不同,现在一般也被称作“埃尔库比尔飞行(Alcubierre drive)”,它引发了关于时空旅行新的研究热潮,后来的讨论重点主要集中在翘曲飞行的能量条件——奇异物上。
  埃尔库比尔对翘曲飞行进行研究的时候,正是在索恩的虫洞理论在物理学界掀起时空旅行研究热潮之后,前者的讨论主要在《经典与量子引力》,后者则集中于《物理学评论》,两份刊物都是物理学的顶级杂志。虫洞研究所带来的影响还波及《星际迷航》新系列的创作,在第三系列《星际迷航:第九外层空间》中,罗顿伯里的新任接班人不仅对剧情进行大胆拓展改编,而且还引入了时髦的虫洞作为故事核心,该系列整个剧情都是围绕着在银河系中发现的一个虫洞而引起的冲突展开的。
  1996年翘曲飞行被NASA纳为BPP(Breakthrough Propulsion Physics Program)计划之一, 2002年该计划被停止,有关翘曲飞行的研究自然也搁置下来,这意味着它距离实现依然非常遥远——但这又何尝不体现了幻想的巨大诱惑呢?
  从书中克罗斯对翘曲飞行的理论探究结果来看,即便是在物理学法则允许的前提下,现有物质文明限度仍使它听起来遥不可及,克罗斯对之报以赞赏的同时,却暧昧地回避了它的现实可能性——此书1995年出版,从BPP计划稍后开始却很快结束来看,这确实很明智。
  不过在书的结尾,克罗斯倒是明确指出了《星际迷航》的一些科学谬误,如声音被弄成能在真空中传播,作为武器的声波数量级居然达到“12次方的18次方” 的恐怖程度(这相当于喷气式飞机发出噪声的“1”后面加11568313814300个“0”倍)等等。物理学家对科幻影片的吹毛求疵——很容易让人联想到历史学家对历史剧“戏说”的不屑一顾,似乎有侵犯幻想领地的嫌疑,这引得一些“迷航迷”对此颇为不满,他们把克罗斯的那些纠错称为“胡言乱语”。这其实已有前车之鉴:阿西莫夫的夫人珍妮特也是一位忠实的“迷航迷”(尽管她自己从不承认这一点),一次,阿西莫夫在一篇文章中提及《星际迷航》科学上的一些谬误,结果引得珍妮特很愤怒,阿氏只好又另写一篇文章转而赞扬其优点,才总算平息了珍妮特的怒气。
  克罗斯也似乎有向迷航迷的愤怒表示妥协的意思,至少他后来那本书的名字就叫做《与<星际迷航>无关》(Beyond Star Treck),但如此一来则意味着其它科幻影片已被“殃及”。


《星球旅行的奥秘》,劳伦斯·克劳斯著,董成茂译,中国对外翻译出版公司,2001年。

 

 

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