【修订版】美国人的科幻内参（三）
【特别说明】此文在昨天发布的版本上略有修改。请以此为准。
小说《基地》封面
《基地》
（The Foundation, 作者：艾萨克·阿西莫夫）
应用年级：9年级~ 10年级
阿西莫夫的《基地》系列被广泛视为科幻类型的杰作。故事设定在遥远的未来，具有广阔的宇宙视野和恢弘的场面。在阿西莫夫的想象中，核能成为军事和政治控制的核心，而掌管核技术的科学家则成为影响整个星系稳定的关键因素。
1. 《基地》最初出版于1951年，正是太空探索时代的黎明时期，远远早于很多在今天看来司空见惯的技术发明。那么，《基地》里面的预言，有哪些是准确的，哪些是不准的呢？
2. 按照《银河系百科全书》的说法，哈里谢顿的父亲是个“水耕农场烟草农夫”（P1）。 请说明水耕技术是怎么回事？这种农业技术的优缺点各有哪些？如果请你预测，你认为烟草在未来还会是一种重要的作物吗？为什么？
3. 请定义下文中“公理”（axiom）一词的含义：“谢顿仅以少数模糊的公理创建了这门学科，流传后世却成为一门深奥的统计科学。”（P1）
4. 请阅读以下对深空旅行的描述：“在开始超空间跃迁的时候他有些紧张，这是没有经历过普通星际旅行的人常出现的现象，‘跃迁’，仍然是──可能永远是──星际交通唯一可行的方法。平常的太空旅行绝不可能快过一般光速（这点科学知识起源于早被遗忘的人类历史初期），意味着即使最为接近的有人居住的星系之间，往返也要花费数年时间，但是经由超空间这个非时非空、质能混同、虚实交错的不可想象地带，可以在转瞬间跨越整个银河。”（P4）
这段描述涉及爱因斯坦的狭义相对论(http://tinyurl.com/86cs5j8)。以超光速飞行仍然是科幻领域的事，但它究竟能否实现呢？研究有关星际旅行可能性的科学基础，比如阿西莫夫所说的超空间旅行方式。
5. 《基地》中的星船拥有模拟重力（P7、P12），这种技术在流行的科幻电视剧中广泛使用，比如《星际迷航》（Star Trek）和《萤火虫》（Firefly）。请解释重力在我们星球上的作用机制。我们的技术水平离制造出重力场还有多远？为什么这点很重要？理论上说，这是可能的吗？
6. 能源是《基地》情节的核心，很多变幻的政治风云都与掌控核能有关。请找出小说中涉及的各种能源形式（P14有一个例子）。文中提到的能源，在当今有多少是已经实现或者存在的？你认为哪一种能源是人类几千年后还会继续使用的？有没有什么当时即将出现的能源技术是阿西莫夫没有提到的？你认为未来最好的能源是什么？
7. 解释阿西莫夫的“心理史学”。有没有任何类似“心理史学”的学科存在？你认为可能存在吗？请思考：数据挖掘在谢顿的体系发展上有何意义？
8. 在谢顿的审问过程中，他说“科学真理超越了忠诚与否”（P26）。你是否同意这个说法？请解释为什么。
9. P38，阿西莫夫描写了谢顿办公室的保密性。请根据这一段的描写，说明建造一间这样的办公室所需要的技术的物理学原理。目前我们达到这些技术水平了吗？在被使用吗？
10. 在端点星上缺乏金属，为什么这种情况会导致一些问题出现（P53-55）？为什么核能会被看作是解决之道？
11. 阅读P65道尔文大人描述的（在他看来的）科学方法。他是在描述实际的科学方法吗？请说明。
12. 说明核能在小说中的地位。核能使得什么技术成为可能？它们在工业和军事上有何应用？为什么对核能的利用受到局限？这些局限导致的结果是什么？
13. 小说中，科学家演变为宗教人物，而科学也变成了一种基本的宗教。请探讨科学与宗教的交叉部分。你认为科学有可能最终代替宗教信仰吗？抑或二者可以共存？
能源；引力
与教学标准的相关性（略）
《基地前传》（Prelude to Foundation, 阿西莫夫著）
《基地与帝国》（Foudation and the Empire, 阿西莫夫著）
《第二基地》（The Second Foudation, 阿西莫夫著）
《基地边缘》（Foudation’s Edge, 阿西莫夫著）
《基地与地球》（Foudation and Earth, 阿西莫夫著）
《迈向基地》（Forward the Foudation, 阿西莫夫著）
《星际迷航》（Star Trek, 2009年，导演：J.J.Abrams）
小说《玩家1号》 封面
《玩家1号》
(Ready Player One, 作者：Ernest Cline)
应用年级：11年级~ 12年级
这是一部设定在近未来的小说。故事发生在2044年，讲述一个少年为了在虚拟现实中赢得“复活节彩蛋”而走上了求索之路，文中所展现的高级虚拟现实的巨大潜力令人神往。小说情节紧凑，颇具阅读快感，是本教学指南中唯一涉及计算机科学的作品，这个领域对当今的高中学生而言可谓独具吸引力。
1. 请说明小说中描写的全球气候变化带来的冲击及其影响范围。是什么导致了全球能源危机？它如何冲击了社会？你认为到2044年人类可能会真的遭遇如此深重的能源危机吗？请以数据支持你的观点。
2. P25，韦德瓦茨解释他发明了一种装置可以给他的设备充电，“用一排废旧的汽车电池和一辆改装的自行车”。请用物理学原理解释此种装置如何操作。
3. 瓦茨描述他是如何准备玩OASIS的（P26），并在P58给出了系统的细节。请解释该系统涉及的技术是如何发生作用的（比如，触觉技术，视网膜扫描）。现实中的此类技术还有哪些？
4. OASIS缩写代表的是“实质人类中心感官浸入式仿真”（Ontologically Anthropocentric Sensory Immersive Simulation）。请辨析这个系统全名中每个词的词源。关于这个系统的功能，这个词告诉你了些什么？分析其他科学领域里面的名称由来。科学术语是如何产生的？科学名称的词源学研究能揭示有机体或者物体的哪些特点？
5. 请说明制造代理化身的编码原理。是什么使它们可以互动？
6. 由于OASIS可以自由接入，小说中的虚拟世界是如何获利的？你认为这种模式可行吗？请说明理由。 Rebecca Skloot在其小说《拉克丝的不朽生命》（The Immortal Life of Henrietta Lacks）中，提出了生物材料的所有权问题。对于虚拟商品，是否可以提出同样的问题？请就这些问题进行课堂辩论。
7. 在计算机编程中，“复活节彩蛋”是什么意思？要在游戏、应用、程序或者网站编入“复活节彩蛋”，需要涉及些什么问题？
8. 韦德在线上彩蛋狩猎中获得进展之后，他也获得了更高级的装备，可以在OASIS里面使用。阅读小说P191-193描写的内容，目前这种技术还有哪些不同的形式？请说明它们的生效机制。
9. 要制造OASIS那样广泛的浸入式系统，最大的困难是什么？你认为这种系统究竟能否制造出来？人们会拿真实经历来置换虚拟经历吗？阐述你的见解。
10. OASIS除了提供娱乐，也提供教育机会。虚拟现实技术或其他类似的技术可能会对课堂体验带来什么样的革命？在推行“虚拟课堂”或者远程教学方面，我们已经走出了哪些步骤？你认为这种学习模式最终会替代传统的课堂吗？
计算机编程；工程学
与教学标准的相关性（略）
《神经漫游者》（Neuromancer，William Gibson著）
《坏天气》（Heavy Weather，Bruce Sterling 著）
《钻石年代》（The Diamond Age，Neal Stephenson 著）
《异域系列：金色阴影之城》（Otherland: City of Golden Shadow，Tad Williams 著）
《黑客帝国》（The Matrix, 1999年，导演：Wachowskis）
《电子世界争霸战》（Tron, 1982，导演：Steven Lisberger）
小说《差分机》封面
《差分机》
(The Difference Engine, 作者：William Gibson&Bruce Sterling)
应用年级：11年级~ 12年级
这篇小说通常被视作极具流行性的蒸汽朋克类科幻小说的奠基性作品之一，它描绘了一种另类的历史：如果当年查尔斯巴贝奇成功建造出一台实用的分析机原型，在19世纪就把英格兰带入计算机时代，整个世界将会是怎样的面貌？故事在维多利亚悬疑惊悚的风格之中，混进了丰富的科学发现历史细节，饱含着对工程学的科学性和艺术性的极度推崇。在科里达科特罗（Cory Doctorow）的前言中他写道：“蒸汽朋克在其根儿上是对手艺的尊敬，它歌颂了技术的丰富多彩，并至今还在诅咒大工业的工厂，它们毁了手艺工匠的生活，而正是他们创造了工业文明。”（P9）对于创造了工业文明和计算机革命的机器，这部小说充满了赞美，同时也对机器带来的社会震荡表示深刻质疑。
1. 请研究查尔斯巴贝奇（Charles Babbage）的生平。为什么他被称为计算技术之父？解释他的差分机和分析机的设计与功能。他发明的机器在构造上与当代计算机的基本构造有何相似之处？请说明早期计算机编程的原理机制。这项技术是怎样发展进化的？
2. 小说中描写了不少蒸汽驱动的机器。请详查热力作为能源的相关问题。（教师注意：有很多的实验室可以为学生提供帮助，探索热动力和它的能源潜力，包括美国能源部发表的一篇导论，参见http://tinyurl.com/DOE-Thermo）
3. 蒸汽朋克最让人兴奋的地方是，它鼓励学生以玩乐心态进入机械工程技术细节，并使用自己的知识来制造各种既有实际功能又有形式美感的物件。 在科里达科特罗（Cory Doctorow）的前言中他还写道，3D打印机和因特网络提供的合作机会可以让志趣相投的工程师伙伴们“创造出种种奇迹，既体现日新月异的技术变化，又代表着永续不灭的工艺初心”。（第X页）请设计你自己的发明杰作，将技术和手工艺融合在一起。
4. 小说中出现了一些真实的科学家人物，包括达尔文、法拉第、查尔斯莱尔（Charles Lyell）、 吉迪恩·曼特尔（Gideon Mantell）、伊萨姆巴德·布鲁内尔（Isambard Brunel）、托马斯赫胥黎、George and Frédéric Cuvier、 William Buckland、 Bishop Berkeley等等。请研究小说中提到的一位科学家的生平。他对科学做出了些什么贡献？他的思想或发现怎样影响了后来人们的探索？请以你选定的这位科学家的某些工作为基础设计一套实验。
5. 小说中提到的虚构机器，有一种叫“动视机”（kinotrope，见P41-46、P55、P77及P127），它可以让操作者用机械方块体而不是像素来生成图形。这种机器怎样才能运行呢？请阐述制作这类视觉输出系统在工程和编程上的要求。
6. 在讨论如何建造飞行机器的机械装置时，古德温说:“我们现在明白了，某些问题与流动空气的特性有关，与空气阻力的原理有关。这是些新的原理，我们尚知之不多。”（P92）请阐述人类实现航空可能性的科学原理和科学发现。
7. P139-142有一段争论，涉及恐龙化石，以及由那些化石所揭示的有关恐龙的体型和行为特征。这些争论至今仍在持续。在古生物学领域，自从第一次发现化石以来，有了哪些发展？我们对恐龙的认识有了哪些变化？
8. 在乘坐“大都会号”（世界第一条地铁）时，西比尔沉思，“这是个奇怪的行业，在地下，你想想看，以如此的速度这么摇摇晃晃地在伦敦地底下的黑暗中前行，在这里海军曾发现罗马时代的铅制水管、硬币、马赛克、拱门，还有千年的象牙。”（P57）请思考为了建设一个地下交通系统需要涉及的巨大工程量，解释在建造“大都会”和后来的Underground时所需的技术和物理学。
9. 小说中一直存在着灾变论和均变论的争论。双方各持什么观点？你支持哪一边？请解释你认为最强有力的证据。
10. 术语“路德分子”（luddite）已经演变为指任何反对新技术的人。（详情请访问：visit: http://tinyurl.com/mcuako4）历史上，路德分子是指哪些人？请考察，在反对/恐惧技术的人与献身科学探索/技术创新的人之间，存在着什么样的冲突矛盾？这种冲突矛盾能调和吗？
物理学；工程学；热动力学
与教学标准的相关性（略）
《空中霸主》（The Warlord of the Air，Michael Moorcock著）
《阿努比斯之门》（The Anubis Gates， Tim Powers 著）
《时间机器》（The Time Machine， H. G. Wells 著）
《穿越时空救简爱》（The Eyre Affair，Jasper Fforde 著）
《造物弄人》（Creation ，2009， 导演:John Amiel）
小说《末世儿女》 封面
《末世儿女》
（Oryx and Crake, 作者：Margaret Atwood）
应用年级：11年级~ 12年级
这篇小说是阿特伍德著名的《疯狂亚当》三部曲的第一部。虽然故事设定在后末日世界，但大部分情节都是在背景故事里发生的，描写了吉米和克雷克两个少年之间的友谊，以及克雷克如何一步步走向制造基因病毒毁灭人类，并重新在地球用他改良的新人种来殖民的过程。这种新人类在基因上不具有实施暴力、自私、毁坏环境等的能力。克雷克给了吉米面对病毒的免疫力，使他成为唯一幸存的人类面对新世界，充当新人类的看护者，但吉米本人对此并不知情，于是，他所承担的责任既是一种天赐，也成了一种诅咒。作家阿特伍德的未来观令人不寒而栗地真实，而本书也成了对世人环境破坏的危险和无限制的基因实验可能带来的灾难的警告。
1. 请说明“器官农场”（OrganInc Farm）的使命（P22-24）。这个农场的名字有何讽刺意味？按照阿特伍德的描写，“基因绘图师”的工作是什么？我们距离开发和使用复制人体器官的技术有多远？
2. 解释在“篝火”段落描述的事件。那些被点燃的牛羊结果怎样？你认为这是谁的责任？其动机是什么？试说明要制造一种能引发生化战争的药剂需要涉及的过程。CorpSeCorps的药剂是怎样控制和抵御敌对生化体的？
3. 阿特伍德的小说中，基因工程占有关键地位。吉米回忆自己收到宠物鼠-鼬时的情景：“那些日子里人们都胡来，创造一种动物品种实在好玩儿。那个干这事的家伙就是这么说的。它让你觉得自己是上帝。”（P51）我们现在是否拥有这种创造杂交动物的技术（鼠-鼬，狼-蛙？）？这类技术和实验是好主意吗？请研究创造新的杂交物种的利弊，用深入的调研和思考阐述自己的观点。
4. 克雷克从线上游戏“疯狂亚当”获得自己的绰号：“亚当命名了活着的动物；疯狂亚当命名死去的那些。”（P80）吉米也有一个疯狂亚当的绰号（Thickney），Oryx也是如此。请研究物种灭绝记录。动物灭绝的速度有多快？如果你要为自己选一个已灭绝的动物来作外号，你会选什么？为什么你选它？
5. 试说明瘟疫在小说中的作用。什么因素使疾病和病毒变成无法控制的瘟疫？什么因素使克雷克制作的基因改造病毒变成了传播瘟疫的绝佳载体？
6. 详细重构克雷克深思熟虑出来的那些理由：为什么要赋予新人类某种身体的或行为的特征？他从其它动物身上移植了什么样的基因特征？每种基因修改的目的分别是什么？为了保证他的新人类是和平和友善合作的，他采取了什么措施？他试图消除人类基因中信仰一个全能上帝的冲动，但他失败了，你认为其原因是什么？（教师注意：你们或许希望引导学生去研究宗教信仰的生物学基础 http://tinyurl.com/anekfw，或访问以下网址：http://tinyurl.com/DOEThermoGuide）。 要是你希望创造一个“完美”的人类种族，你希望从动物身上借用哪些基因特征？每种基因修改的目的分别是什么？
7. 从科学的角度看，我们距离能对人类实施的基因工程有多远？我们距离决策对人类施行基因修改的伦理标准有多远？
8. 克雷克在新人类身上最有趣的基因修改是赋予他们像猫那样发出“呼噜声”的能力。请研究猫呼噜产生的治愈力背后的科学。
9. 小说结尾，吉米因感染一种抗生素抗体而命在旦夕。请说明抗生素抗体的产生机制。为什么遭遇一种抗生素抗体的细菌链对小说中的世界极其危险？
10. 虽然小说设定在近未来，它还是多次提到了气候变化和随之而来的食物链变化。请详查小说中环境毁灭起到的作用。
11. 华生-克里克学院（Watson-Crick）的名称有何重大含义？为什么这个地方是克雷克工作和学习的最佳场所？
12. 小说中的一些杂交动物物种变成了入侵性的物种。请说明入侵性物种带来的问题。它们是如何进入生态系统的？为什么它们具有破坏性、毁灭性？请提供一个现实世界里入侵性物种的真实例子。
13. 克里克是英雄还是魔鬼？他用科学拯救了世界还是毁灭了世界？论证你的观点。
《洪水之年》（Year of the Flood， Margaret Atwood著）
《疯狂亚当》（MaddAddam， Margaret Atwood著）
《使女的故事》（The Handmaid’s Tale , Margaret Atwood著）
《在别的世界：科幻与人类想象力》（In Other Worlds: SF and the Human Imagination， Margaret Atwood著）
《末日逼近》（The Stand， 史蒂芬金 著）
《大地依旧》（Earth Abides，George R. Stewart 著）
《传染病》(Contagion, 2011， 导演: Steven Soderbergh)
（《神秘博士》就是一部极具将科幻推而广之潜质的剧集。若要了解博士的更多信息，请关注新浪微博“神秘博士中文正版小说”。）
本篇为八光分编译，作者：西夏&毛米。
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