1996/07/29

【科幻書記】SFAZ(6) 宇宙的過河卒子── Tau Zero 評介

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最近在網路上看了一些科幻創作,總覺得它們幻想有餘,科學不足;而更 重要的是, 它們之中的「科學」成分,不論在基礎上,或是推理上,往往漏洞百出,無法自圓其說。 其實,科幻作品在許多時候就像是邏輯學上的 「套套邏輯」(tautology ),將始初的 假設重複又重複。 譬如說,假設超空間跳躍的存在,而用之為太空旅行的基本模式,則 只要作者本身不犯下其他的謬誤,違背超空間跳躍的假設,我想是沒有人會追究到底超空 間跳躍的原理是什麼。在這兒,我想來介紹一個名家的作品,看他如何從從最基本的物理 學和天文學的知識和理論,發展出氣勢磅礡而又合乎情理的精彩故事。

一艘太空船,失去了減速的能力,只能永遠地加速下去,結果會是如 何呢?

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這就是保羅‧安得森( Poul Anderson )的科幻小說 Tau Zero 的主題,非常簡單, 一點也不花巧。但是在整本書的發展上,我們可以看見安得森在科學理論上下了很大的功 夫,提供了足以支持故事發展的科學背 景,讓這本書成為「硬」科幻(Hard SF )的典型 代表作之一。

故事的一開頭很平常,人類向外星系殖民的先驅準備出發:五十名男 女搭乘一艘太空船,向一個位於三十二光年外,已經無人探測船報告適合 人類殖民的星系航去。這是愛因斯坦相對論所決定的宇宙:沒有冷凍冬眠 ,沒有超光速引擎,更沒有超空間跳躍。作為動力的,只是一具 Bussard 引擎,藉著太空中微量而無處不在的氫原子,持續地加速航行。

Bussard 引擎或許是個新名詞,其實不然,只要是讀過 Larry Niven 的讀者一定都知道他的 Ramscoop 引擎。它們倆都是同樣的原理:用一個 延伸數百或數千公里的大磁場將太空中的微量氫原子蒐集起來,再饋入反 應模組中作為動力的能源。只要輸出的能量大於消耗在產生磁場的能量, 太空船就可以一直加速航行。而速度越快,則蒐集到的氫原子數量也就跟 著增加,就這樣地循環下去,可以加速不停。當然了,就相對論來說,這 樣是無法超越光速的,但卻是一個非常經濟的推進方式。因此許多科幻作 家都把這類引擎做為次光速引擎的標準。

這艘太空船當然要非常大,因為其本身就是一個密閉的生態系統,必 須能夠維持船上五十個人的生存近三十年之久。等等,你或許會問,三十 年?距離不是至少三十二光年嗎?這船不是無法超越光速嗎?沒錯,但是 別忘了相對論的另一點:任何運動的物體的主觀時間會隨速度的增加而減 緩。所以,由於不停加速的結果,船速可以趨近於光速,而時間減緩的效 應就變得很大:三十二光年的航行距離在主觀時間上不會這麼長,而三十 年其實是最保守的估計了,它包括了在目的地建立殖民地前暫居的時間, 以及萬一殖民失敗返回地球所需的時間。 本書書名的 Tau (τ)就是時 間減緩效應的比例。相對論告訴我們,越趨近於光速,就越難加速,而時 間減緩的程度就越大。公式是:

τ= √(1 - (v/c)^ 2)

我們從公式中知道,如果船速達到光速的百分之九十九點九,主觀時 間會是地球時間的 0.0447 倍。船速能夠再加快的話,時間減緩的效應要 更大。

無論如何,即使有時間減緩的效應,這仍然是個漫長的旅程──尤其 是處在一個密閉的環境中。對封閉環境的抗拒,對未來潛藏的危險的焦慮 ,以及對與人類文化割離的異化感,都是這些殖民者在心理上所要面對的 問題──尤其是最後一項。如果他們成功地到達目的地,並且發現新行星 的確適合殖民,那麼他們就將成為殖民的第一代,面對著開發整個行星的 艱鉅使命,而不再有回到地球的可能性;在這個情形下,他們僅能依靠無 線電或另一艘船的到來和地球保持文化上的聯繫──會是一個遲了三十二 年以上的聯繫。另一方面,如果他們不能成功地殖民而必須返回地球,他 們等於是和地球隔離了兩個世代之久;文化、習慣會不同,他們的親朋好 友大概都去世,他們熟悉的社會將會是個陌生的環境,他們的專業知識會 早已落伍;他們就像是初生的嬰兒,必須從頭來過,只是這一次,沒有家 庭、沒有父母了。安得森在這裡很精確地描述了這些和地球切斷了臍帶的 先驅殖民者的失落感。

書到這裡,一切都很平常:以次光速旅行的星際殖民任務,緊繃而沮 喪的心理狀態,似乎不過是另一個寫爛了的題材。安得森當然沒有這麼簡 單,他在此時創造了一個危機,輕而易舉地將故事主線導向一個非比尋常 的方向:太空船以近乎光速的速度,撞上了一堆事先未查知的濃密塵雲氣 體。 還好的是,大部份的粒子都被 Bussard 引擎擋開了,船體並沒有嚴 重損害;只是減速機制失靈了,即使他們到達目的地,還是沒有辦法停下 來。

在這兒,安得森給了讀者一個兩難的技術問題:唯一能夠修理減速機 制的方法是派人到船外去, 但是 Bussard 引擎的磁場和其中流過的粒子 的作用在船外產生很強的放射線,任何人一出去就會馬上死亡,根本不可 能進行修護工作; 把 Bussard 引擎關掉呢? 也不行, 因為如果沒有 Bussard 引擎的導流作用把氫原子引開,而讓船體以近光速和氫原子撞擊 ,所產生的輻射線會馬上殺死全船的人。在一切無望的情形下,有人提出 了一個非常極端的建議:既然在銀河系中星際間的氫原子密度太高,不能 安全地關掉引擎,那麼在銀河系外、與其他銀河之間的空間,密度應該比 較低吧?何不乾脆就航向那兒,修好引擎,再另覓新天地?在這個情形下 ,只能加速不是問題;相反的,他們需要加速得更快,來降低τ的值,以 便在最短的主觀時間內,航過這數百萬、或數千萬光年的距離。在沒有其 他的選擇下,他們都同意了這個計畫。當然,這是條不歸路;甚至在兩年 後,當他們永遠地脫離銀河系,邁向更遙遠的太空深處時,地球上恐怕都 已經過了數十萬年了。

他們像個過河卒子般地邁上征途。在銀河系所屬的地區集團( Local Group) 中,氫原子的密度仍然太高,只好轉向四千萬光年外的 Virgo 銀 河集團( cluster ),期望著在集團間的物質密度會低一些。 但是,隨 著一次次的失望,他們越行越快,越行越遠。最後,來到大約是三億光年 外,超級銀河族群( super family )之間,終於修好了引擎。三億光年 只是估計,外在的宇宙到底過了多久呢?他們早已失去了任何概念。

總算是否極泰來了吧?別這麼樂觀,安得森才不會那麼輕易地放棄折 磨我們的主角呢!加速了這麼久,τ值已經壓得這麼低,低到只要數個小 時就可以穿越一個銀河;在這情況下,要再減速下來可不容易,必得要能 找到一系列的銀河組合剛巧能進行減速才行。他們仍然只有前行,無法回 頭。隨著時間的飛逝,他們發現各銀河逐漸衰老,也開始收縮,意味著整 個宇宙的終結。想必已經過了數十億、或數百億年了吧?人類呢?恐怕人 類建立的文明早已蕩然無存了。終於,他們見證了宇宙的毀滅。在目擊了 另一個大爆炸( Big Bang )後,在急遽膨脹的新宇宙中,進入了一個和 他們的速度匹配的銀河,找到了他們的新家,也為人類再創新的歷史。

安得森的作品,本來就以故事情節而非人物描繪見長,這本書也不例 外。在他的小說中,往往就著一個簡單的主題,或是一個基本的科學原理 推演,作為故事發展的根據。由於他的科學背景(大學主修物理),他在 作品中運用起科學時,十分得心應手;很少會出現一般門外漢含糊籠統或 謬誤叢出的現象。但也因為這個背景,他的文字也都很直接明快,比較缺 乏雕琢,人物也都比較缺乏深度。這樣的情形下,寫作中短篇是還不錯, 如果在長篇時,挑戰就很大了。

[1] Anderson, Poul, Tau Zero, p. 208pp, Doubleday & Co., Inc., Garden City, NY, 1970.


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