罗摩中的科学

  昨日,我在高铁上肝完了阿瑟·克拉克的科幻巨著《与罗摩相会(Rendezvous with Rama)》,折服于硬科幻的魅力。硬科幻的“硬”就硬在对小说所涉及的科学问题的正视,换句话说就是重视科学依据。

  小说中的罗摩是一艘闯入太阳系的不明飞行物,外表为圆柱体。它高50千米,底面直径18千米,且围绕着圆柱中轴高速自转。经过科学家测量,其密度很小,应该是内部空心。一支探索小队奉命与它相会,去探索它的内部结构……

  具体的探索过程我不再赘述,把下图放出来,罗摩的内部结构便一目了然。探索小队从北极(north pole)进入罗摩,沿着北极穹顶上的扶梯到达北部平原(north plain),即罗摩的内壁,并开始了他们的探险。

  由于罗摩高速自转,人会受到所谓的“离心力”而远离中轴。中轴的离心力为0,且越远离中轴,受到的“离心力”越大(离心力是一种虚拟力,是惯性的体现)。通过自转的方式模拟重力,已经不是一个新鲜话题。但是“柱状海(cylindrical sea)”的出现还是令人耳目一新。在柱面海,你可以欣赏“水天相接”之景,因为天即是水。另外,探索小队发现柱面海的南岸高度是北岸的十倍。原来,罗摩以北极作为前进方向,在加速时,由于惯性,柱面海的海水会被“压”往南岸。为了防止“洪水泛滥”,南岸自然要高一点。

  小说还提到了“科里奥利力”,也就是“地转偏向力”,探索队员们在沿扶梯下滑时,需要时不时调整方向,以免被“科里奥利力”带偏。有队员从中轴区向北部平原上的人类营地扔物资,他并不直接瞄准营地,而是偏离约三十度,从而使“科里奥利力”不会让物资偏离太远。当然,他还要考虑逐渐增大的“重力”、空气阻力、沿穹顶下滑时的摩擦力等等。还有“弧形瀑布”这种违背直觉的存在……

  罗摩尺度相对地球虽小,也有自己的“微气候”。罗摩如同一颗彗星高速冲向太阳,因此其外部温度也越来越高。起初,柱状海还是冰封状态,随着太阳的热量透过罗摩外壳进入内部,柱状海由下而上消融,下方海水水位下降,上方冰层失去支撑崩塌,发出震耳欲聋的咆哮声。另外,罗摩地表空气受热膨胀,上升到中轴后,由于惯性,它还会尝试保持在地表时的自转速度,导致狂暴的大风和湍流。这种风的形成原理和地球上的信风类似。

  随着六条条状灯的开启,罗摩迎来了白天,也迎来了生命的春天。它仅用了几天就完成了地球生物几亿年的进化过程。柱状海这片“有机汤”中,光合植物疯长,空气含氧量大幅提高。后来,罗摩中又出现了绰号为“螃蟹”“蜘蛛”“鲨鱼”等的“生物机器人“,它们是碳基生命与机械的结合,似乎是从某些工厂中生产出来的,能够辨识人类且没有敌意。一个个新事物的出现一次次地刷新人类对于外星文明的认知。

发光长条是照明系统

  罗摩中还有许多高中阶段能够理解的物理现象,如南极(south pole)大角尖端放电,击毁一名队员的飞行器;由于静电屏蔽,处在罗摩内部的队长无法通过无线电联系上外部正在拆弹的队员……既然是科幻小说,作者也展开了挑战物理定律的想象,罗摩的发动机竟然是”非牛顿第三定律型“的!它在加速时,既没有喷射气体,又没有发射离子束或等离子束,无需利用作用力与反作用力便可获得加速度。小说最后,罗摩再次超出人类的认知,它在人们的惊诧中坠向太阳,却受强大磁场保护而毫发无损,根本用不着人类沉痛和惋惜。

  罗摩绕着太阳越飞越快,此刻速度已经比一切穿过太阳系的物体都要快了。再要不了两个小时,罗摩的运动方向的改变就会超过九十度,而它已经给出了最后的、近乎鄙夷的证据,证明它对这个被它大为惊扰的世界毫无兴趣。

  有些人认为罗摩是“潘多拉魔盒”,会对人类产生威胁,试图用核导弹将其毁灭。而上面这一段话就是对这些人过度反应的极大嘲讽。事实上,至始至终,罗摩人都没有出现。他们是匆匆的过客,却完全漠视了太阳系的所谓“主人”,正如同我们穿越森林去往远方,也顾不上爬上鞋子的一两只蚂蚁。