h3科学家笔记/h3［美］格里高利·本福德gregorybenford著
胡致译
格里高利·本福德，科幻作家、物理学家、天文学家，加州大学河滨分校物理学教授，当代科学家中能够将科幻小说写得很好的作者之一，也是当今时代最优秀的硬科幻作家之一。独特的风格使他多次获奖：星云奖、约翰·坎贝尔纪念奖和澳大利亚狄特玛奖等。他发表过上百篇物理学领域的学术论文，是伍德罗·威尔逊研究员和剑桥大学访问学者，曾担任美国能源部、nasa和白宫委员会太空项目的顾问。
1989年，他为日本电视节目《太空奥德赛》撰写剧本，这是一部从银河系演化的角度讲述当代物理学和天体学的八集剧集。后来，还担任过日本广播协会和《星际迷航：下一代》的科学顾问。
太空歌剧遇上财务人员
当下，太空歌剧很是热门。我可以列出无数的作家，他们的作品将我们带去了遥远的未来。在那里，巨大的行星际或恒星际社会动荡不安，而率领巨大飞船航向群星的男性（几乎都是这样，很少有女性）正为其理想而奋斗。
自1941年鲍勃·图克发明这个词以来，太空歌剧一直就包含着我们这些平凡的科学家期待已久但并不完全认同的宏伟景致。不过最近，我们进步缓慢的航天事业的最新进展，又让我燃起了希望，那些未来也许不完全是荒唐的。
钱，是航向星空的最大阻力。发射一个成人质量大小的物体进入近地轨道，平均需要10亿美元，如此高昂的花费几乎将一切商业投资拦在了门外。到目前为止，只有同步轨道上的通信卫星产出了价值——它们使洲际通信的花销降低了好几个数量级。
不仅如此，当我们谈论太空歌剧的时候，浮现在脑海中的是巨大的飞船和星际殖民地，可建它们的钱从哪里来呢？
换个角度来思考，21世纪结束的时候，一个切实可行的、有经济效益的太空项目，会是什么样的呢？
英国人最近在太空歌剧上独领风骚，比如说伊恩·班克斯的长篇系列、肯·麦克劳德、柯林·格林兰的《夺回普伦特星》、彼得·汉密尔顿的超大尺度太空歌剧，以及更近一点的阿拉斯泰尔·雷诺兹和查尔斯·斯特罗斯，都描绘了一个塞满技术奇迹的未来。有趣的是，所有这些作者以及他们的作品，都或多或少地偏向社会主义。与之相对的，是史蒂芬·巴克斯特在其小说——特别是《提坦》——中展现的那种严肃的、怀旧的近未来太空活动。
没有高度发达的经济，无疑我们是承受不起科幻史诗中那些大家伙的。现实世界中温和的、以福利为主的社会，比如欧洲，显然没法支撑起大型太空项目。他们甚至都没有载人航天项目！为了在太空项目上获利，需要投入超级多的金钱。比如说，为了在近地轨道中放置一颗太阳能驱动的卫星，我们需要花费几千亿美元。第二颗类似的卫星，当然会比这便宜得多，因为基础设施已经建立起来了，但这艰难的第一步，就扼杀了很多太空项目。
除非有人能构想出一个财富取之不尽的社会（比如说利用《星际迷航》系列中的复制机），否则，就总会存在物质上的局限。但可悲的现实是，大多数的发达国家都已经变得肥胖、懒惰，无论他们持无政府主义还是自由主义，都会竭力避免去干这些大工程，因为他们没法像社会主义政府那样一呼百应。
在这些太空歌剧描绘的未来中，对社会主义经济的批评依然适用：市场提供的信息，远比自上而下的计划经济体系要多得多。从原材料到成品，每一道工序都会让价格上升一部分。通过价格，经济信息可以跨越广阔的时空，并反馈给上游，最终提高生产效率。而传统的社会主义就没有办法获取这种反馈。委员会并不足以替代价格中包含着的不断变化的信息。
政治的确不能完全决定什么，但我们还是应该在班克斯-雷诺兹-斯特罗斯式的未来和麦克劳德式的未来中做出选择。班克斯他们想象的是无政府主义，或者自由意志主义——在这里意味着配备治安力量，并且尊重契约的无政府主义。麦克劳德就更像是一个传统的社会主义者，如同在《石渠》中所反应的那样。但尽管社会主义是他早期的心头好，他也还试验了各种各样的社会结构。在他后期的作品中，我们甚至能感觉到他对自由意志主义或无政府主义某种态度的变化，偶尔他甚至也是资本主义的支持者。
班克斯他们的未来就像个肌肉男，如果必要的话，很可能会发展成军国主义或帝国主义（比如班克斯的《武器浮生录》）。社会主义在他们那儿，并不是单纯的由生至死的社会福利，契约在其中也扮演了很重要的角色（比如雷诺兹的《启示空间》），而且主角往往倾向于温和的无政府主义。在查尔斯·斯特罗斯的《奇点天空》中，资本主义的外形社会发展出了一种全新的商业模式——他们用信息量来衡量商品的价值。
早在《星际迷航》系列中没有货币的社会出现之前，科幻就一直在忽视经济。理想主义者们通常憎恨金钱，认为货币体系愚蠢至极。当然，没有了流通介质，我们不得不寻求其他方法来分配稀缺资源，于是，政治和强权不可避免地走到了前台。
一般来说，在这种社会中，通过控制物品，人们还是可以聚集财富的。而为了避免国家的控制和税收，社会回到了以物易物的时代——欢迎回到中世纪！
金钱不是人们生活的目标，只是经济活动的工具。它衡量经济活动中的一切，没有了它，我们将难以弄明白什么有用，什么没用。
科幻也不能超越这个简单的真理。显然《星际迷航》没有意识到这点。
当然，在很多可能的未来中，人们甚至没法搞明白下水道是如何工作的，更不要说其经济体系了。不管未来有多么奇特，它显然不会是简单的重复，经济总会发展。近年来，政治上偏左的太空歌剧中充斥着量子计算机和e.e.史密斯式的行星级武器，但却很少涉及其中的经济。也许是因为作者们没有想出可行的解决方案，也许他们根本就不关心，毕竟，太空歌剧不是纪实文学。
虽然新浪潮科幻总是带着左派的色彩，但他们并没有切实可行的政治经济解决方案。另一方面，硬科幻和自由意志主义的结合，则很可能源于某种基本的世界观。科学认为个体心灵的独特性非常重要。这样一个个体可以通过实验（像爱因斯坦那样的思想实验，或是现实中的实验）来独立验证任何理论。
这种英雄的原型深埋于西方的文化中。独立的真理和对事实的尊重是自由意志主义成长的沃土。当然，像厄休拉·勒古恩的《一无所有》中那样的无政府主义（不是社会主义），也可以承载一个物理学家独自和集体思维定式相对抗的故事。但《一无所有》令人伤感的故事无关乎经济，它讲的是一个独立个体的牺牲和发现。而弗雷德里克·波尔和西里尔·m.科恩布卢思的社会讽刺小说，对于当下来说就显得更有价值。《太空商人》这个标题，就已经展现了小说的主题。
我把经济学作为出发点，是因为这是一门实打实的科学——不信你看看诺贝尔奖——并且在现实生活中，它对空间科学有着深刻的影响。对财务人员来说，他们关心的是，谁来为这些开销埋单，以及为什么。
一个宇宙级开销的社会，它的经济动力是什么？
挖掘天空
需求决定了动力。
用不了100年，我们就将开始耗尽两样必需品：金属和能源。大约50年后，我们的大部分石油储备都将消失不见——再见了，城市越野车！中东将不再是火药桶，因为，很简单，那时候他们都会变得很穷。大部分执政者都意识到了，但他们很少会公开谈论这一点，因为对这些政治家来说，半个世纪长得不可想象。
能源问题我将在下一篇专栏中讨论。而相对来说更少被人意识到的是，地壳中的金属矿藏在一个世纪之后就会被我们挖完。当然，我们可以，也已经找到了一些替代品。但有些金属是不可或缺的，很难用其他什么东西去替代。
依靠科技促进发展，这是个摆在人类面前的艰巨任务。一个世纪以前，铝还是比银更贵的稀有金属，现在它和易拉罐一起被我们随手扔掉，然后再回收利用。但不可避免地，贫穷国家的发展需求将会超过地壳的极限，导致我们用光哪怕是最常见的金属，甚至是铁。
而不管是金属还是能源，其在太空中的存量都足以满足我们的迫切需要。
此外，一个洁净的环境也很重要。挖矿对环境的污染仅次于化石燃料的提纯。美国第一大水体污染来自于煤渣，紧随其后的就是铁矿中流出的废水。
详细的分析表明，从小行星上带回来的金属，会随着地球金属储量的减少而更加有价格竞争力。更妙的是，通过在太空中精炼它们，我们将可以避免污染，特别是针对某种同样稀缺的资源——水。
那片星空，也能带来经济效益。在一颗直径一千米的普通富金属小行星上，我们可以找到镍、钴、铂和铁。单单是上面的铂系贵金属，用现行价格来衡量，就值1500亿美元。分离这些金属，需要的不过是地球炼金工厂中再普通不过的化学反应，其供能则来自于碳氧化合。这种小行星含有大量的碳和氧，所以在将其缓慢拖入地球轨道的几十年中，我们完全可以完成精炼工序。
蒸汽火箭
对这一切而言，重中之重在于航行成本，所以我们接下来需要关注如何在深空中搬运大质量的物体。
化学火箭当然不可行，它几乎已经退出了深空探索。液氧和液氢在火箭的反应室中化合，向外抛射出4.1千米每秒的蒸汽，这已经是化学火箭的极限了。但为了到达近地轨道，我们需要9千米每秒的速度增量，超过化学火箭极限的两倍。而这还没有考虑到，为了燃烧这些燃料，我们首先要将它们运送到高空。这意味着一艘100吨重的载具，实际上只有8吨是环轨设备，其他的都是燃料和高耸的箭体。
在太阳系内做行星际航行将更困难——这一共需要20千米到30千米每秒的速度增量。比如说，使用目前的设备，我们只能将其总重的很少一部分运送到火星上。使大质量物体获得高速增量，远超化学火箭的极限。为了到达谷神星，我们需要18.6千米每秒的速度增量，这意味着有效载荷将只占载具总质量的0.5%。
利用化学火箭将人或者货物载入深空中，就像欧洲人划着桦皮小舟探索北美洲一样——理论上虽然可行，但值得庆幸的是，印第安人并没有选择这种方式来探索欧洲。
三十年来，应对这种挑战的技术都被nasa（美国国家航空航天局）忽略了。二十世纪六十年代末，美国和苏联双双开发出了核动力火箭，并且其运行时间已达上百小时。它们的喷气速度是最好的化学火箭的两倍——在9千米每秒上下。这些火箭将超冷液氢泵过一个陶片列阵，其内部放射性燃料的衰变使之放出高热，最后释放出来的蒸气柱的放射性并不强。
这些早期项目都因为核限制条约被关停了——这对冷战来说很好，但今天这些意识形态已经完全过时了。为了航向更遥远的星空，我们需要这些技术。nasa目前已开始谨慎地建造更多核电发动机，且后者已经成功推动“旅行者号”们前进超过四分之一个世纪，航行距离已超过冥王星到太阳距离的两倍，并且让“维京号”成功降落在火星。这些只不过是由两磅二氧化钚通过衰变放出的250瓦热量驱动的简单设备。此外，在阴冷的太空中为航离地球的宇航器提供热量，也是这些装载于其间的放射性小球的日常功用。
即便是这些暂时的回溯也让nasa狼狈不堪，他们必须煞费苦心地解释这些技术的安全性，因为我们生活在一个杞人忧天的时代，任何一丁点儿的风险都足以让我们慌张不已。
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