科学？主很在乎！ | 浅聊《流浪地球2》中的科学
题记：
《第一推动丛书》以科学家的视野对前沿科学进行介绍和描述，视角新颖、思想深刻、文字优美，我作为一名科幻作家对科学的内涵有了更加全面、深刻的理解，同时，对科学之美也有了更加真切和深刻的感受。 ——刘慈欣
2023年大约是科幻迷狂喜的一年了，先是剧版《三体》开播，然后又是《流浪地球》续集上映，两部作品质量都还算可圈可点，不禁让人对国产科幻报以更高的期待。《三体》第一部更注重揭露三体的存在，相较而言，悬疑色彩要比科幻色彩更浓厚；《流浪地球2》则与之相反，续集中的科学、科技元素直接拉满。
今天，借此契机，就和一推君一起浅梳理一下科学与科幻的关系吧。
注意，本文可能含有少量剧透，请谨慎下滑。
01
氦闪危机
《流浪地球》的故事建立在2078年太阳氦闪危机的背景下，地球环境急剧恶化，人类文明危在旦夕。如果再不采取措施，人类、地球都将不复存在。
那么，什么是氦闪呢？
解释氦闪前，我们首先需要知道：当前，太阳的能量源自内部中心区域的氢核聚变。“1g氢原子核聚变为氦核时，可以释放出6300亿焦耳的能量，相当于燃烧相同质量的烟煤所获取能量的2000万倍”。
坏消息是：中心区域的氢是会“烧完”的。当这部分氢烧完后，中心温度尚不足以点燃氦，而中心氦球外部的氢依旧在进行聚变反应，生成物质并入氦球，中心密度和温度上升；同时，外部的氢壳层不断向外吞食含氢丰富的区域，太阳膨胀。当中心温度上升到一定程度就足以引发氦核聚变。由于中心密度很高，整个过程将会十分迅猛，这就是氦闪。
好消息是氦闪对人类几乎不会造成什么影响，毕竟人类可能根本活不到氦闪发生的时候，太阳膨胀就够我们喝一壶了。
更好的消息是，太阳内部的氢大概还能再烧个几十亿年……
氦闪只是太阳整个生命的一个“小插曲”。从太阳诞生到死亡，其时间尺度根本不是我们这些只有百万年历史的渺小人类可以想象的。尽管对于我们来说，太阳就是一切，但宇宙之大，又岂止一颗太阳，那千亿个“太阳”又如何演化，又需要耗费多少时间？如果幸运，或许我们能亲历一些“太阳”的重大演变。当然，不必如此费事，多亏了科学家不懈努力，现在我们完全只需一本《千亿个太阳》就能了解千亿个“太阳”的能源、结构和演化，了解射电脉冲星、密近双星质量转移、致密X射线甚至是地外文明。
02
跑路计划
随着氦闪危机一步步逼近，为了保护人类文明的火种，各国科学家提出了多种可能的解决方案：方舟计划、移山计划、逐月计划、数字生命计划。
方舟计划、移山计划、逐月计划，其实都是“跑路计划”，只是搭乘的工具不同。
方舟一名取自《圣经》诺亚方舟，即建造一艘大型飞船，然后乘船远走太阳系。
逐月计划，则是以月球为船，在影片中，该计划因为多方面的原因告败。
移山计划——后来的流浪地球计划，带着地球一起在宇宙中流浪，寻找新家园。移山之名，取自我国经典故事《愚公移山》，是“子子孙孙无穷匮也”才能实现的宏伟而漫长的计划。计划预计持续2500年，直到抵达目标恒星系——4.2光年外的比邻星系（三体人的老家）。
需要指出的是，这个计划并不保险，甚至可以说就是一场豪赌。人类在流浪的过程中是否能活下去，比邻星系是否能像我们的太阳系一样适宜人类生存发展都是未知数，很可能我们全巢出动，却落个倾家荡产的结果（这里且不论我们能不能真地带着地球跑路这件事情）。
那么有没有什么快一点的方法呢？
其实是有的。
假设在我们地球附近和目标星系之间存在一个虫洞，那流浪的时间就可以大幅缩短。作为一条实现快速时空旅行的捷径，它也是科幻小说和科幻电影的常客。
虫洞有理论依据吗？
虫洞，又叫爱因斯坦-罗森桥，是爱因斯坦场方程的有效解。换句话说，理论上可能，但目前我们还没能真正看到它，也不知道它生成的方式，但，这并不妨碍科学家们基于虫洞做各种研究和假说，也不影响科幻创作者们大开脑洞。
✦《黑洞与时间弯曲》虫洞插图
诺奖得主基普·索恩在《黑洞与时间弯曲》的虫洞与时间机器一章中，详细介绍了自己与虫洞的缘起以及关于虫洞的思考。按照书中的描述，如果我们希望通过虫洞缩短行程，那么我们需要的是一个相对稳定的虫洞，而不是短暂打开又短暂关闭的那种，否则，倒还不如在宇宙中慢慢流浪呢。
在索恩的构想中，想要在原来没有虫洞的地方构造虫洞，可以有两种方法，一种量子的，一种经典的。经典方法相对容易理解：某个无限发达的文明通过某种方式扭曲空间就可以创造虫洞；而想要让虫洞保持稳定，也很简单，找个奇异物贯穿就可以了。简单点说，就是一个好心的、发达的文明加奇异物。然而，在大刘宇宙中，基于黑暗森林法则，这几乎是条行不通的路，对方不向你丢出一张二向箔就算不错了。
是不是有点绝望？
不过，人类的赞歌是勇气的赞歌。即使在电影中，在那个希望是像钻石一样珍贵的年代，人类依旧选择了希望。
03
数字生命与人工智能
小破球2中最令人感到惊喜的应该还是有关数字生命与人工智能的讨论了。
在今天这个互联网时代，数字生命早就不是什么新话题了，各行各业似乎都在争相推出自己的数字人（数字主播、数字记者等），不过这些数字人完全是计算机、人工智能的产物，和电影中的数字化人类还是有很大区别。影片中，数字生命的理想情况是：数字世界的你和现实中的你没有任何区别，面貌、性格、意识、逻辑思考方式全都一样。
可惜的是影片中并没有过多涉及数字生命的具体实现技术。以图恒宇和马兆工作的中国科学院数字生命研究所为例，他们的数字生命实现方法可以简化为一张包含人类备份的数字生命卡（包括人的记忆存储部分和思维存算部分）和一个算力超强的量子计算机。在第一代550A量子计算机的算力加持下，图丫丫经过四百多代迭代诞生了意识，但迭代了九百多代也才只有2分钟的生命，直到最新款也是算力最强大的550W量子计算机问世，图丫丫才终于在数字世界拥有了完整的一生（约70年）。由此可见，数字生命计划并不是上传信息那么简单，它需要强有力的硬件支持。
如果真要执行数字计划，那必然得和跑路计划并行。不然，太阳系都没了，又活在哪个数字世界呢？不过，跑路计划到底由谁主导，人类还是MOSS，可就说不好了。
电影中的人工智能，不管是量子计算机还是笨笨都远超我们当前的水平。现实生活中，提到人工智能，我总是会先想到“人工智障” （没错，说的就是你，Siri！）。当然，这话稍有些偏颇了，因为人工智能已经应用在我们生活中的很多方面，让我们从中受益，只是我们没有意识到而已。
近期ChatGPT爆火，人工智能再一次占据了大众的视线。关于人工智能，我们最关心的两个问题无非是：1.人工智能会取代我的工作吗？2.人工智能会有意识吗？
苏珊·施耐德在《人工的你：人工智能与心智的未来》书中就曾引用过一项调查：有研究人员预计，“人工智能有50%的可能性在2050年前能够在大部分人类职业上至少与一般人旗鼓相当，而在2070年前做到这一点的可能性是90%。”在当下——2023年，已经有学生利用ChatGPT来写课程作业了，真到了2050甚至2070年，可就说不好了。
但第二个问题才是更令人感到恐惧的。假如人工智能拥有了自己的意识怎么办，尤其是一个能接入互联网海量信息，计算能力强，学习能力强的人工智能拥有了意识。譬如，在影片中，550系列量子计算机可以自主完成上万座行星发动机的建设，没有意识前，它可以保持冷静，理智地按照既定程序做判断，可假如它有了意识，它会朝着什么方向决策呢，拯救人类的方向还是毁灭人类的方向？而如果人工智能拥有了意识，我们究竟该如何对待它，人还是机器？可以说，人工智能问题最终总是摆不脱伦理和哲学范畴。
作为科幻常客的人工智能，似乎与我们一直在追求“创世造人”的神话有关。1818年，年轻的玛丽·雪莱写下了第一部科幻小说《弗兰肯斯坦》。出于时代和技术限制，弗兰肯斯坦创造出的是一个在闪电中复活的、由各种尸块拼接而成的“怪物”；而近200年后，伊恩·麦克尤恩《我这样的机器》里的人造人亚当，基于人工智能技术，已经达到了相当的高度，不再是怪物，而是令人神往的绝佳伙伴。那再往后呢？人工智能在真实生活中的未来又如何呢？
结语
科学与科幻似乎一直是相辅相成的关系。科幻那无拘的想象为科学提供了新的灵感，也吸引着更多可能的人才加入科学世界；而科学则为科幻提供了基石，科学科技的发展让科幻不再像是空中楼阁。
影片中，艺术创作者们大胆想象，现实中，诸如基彭哈恩（《千亿个太阳》作者）、基普·索恩（《黑洞与时间弯曲》作者）、苏珊·施耐德（《人工的你：人工智能与心智的未来》作者）等科学家们不断探索、拓展着科学的边界，如此，我们的物质和精神生活都得以更加丰富多彩。
《第一推动丛书》由包括13位诺贝尔奖得主在内的具有世界影响力的作者所著，《时间简史》《生命是什么》《黑洞与时间弯曲》《我们为什么会生病》《宇宙的琴弦》《复杂》……每一本都是各个领域的经典之作。作为出版史上极具影响力的科普丛书，《第一推动丛书》出版至今已有30年；值此周年之际，特地推出了《第一推动丛书·30周年纪念版》，分为宇宙、物理、生命、综合四个系列，共62册。
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