泰坦尼克号的沉船模拟。（图片来源：pixabay）
如今，泰坦尼克号的继承者正在建造，当然，我们说的不是第二部电影，而是第二艘命名为泰坦尼克号的巨轮。当大多数人对于这艘历史上赫赫有名的巨轮仅是在脑海里有些印象时，澳大利亚的百万富翁Clive Palmer和他的团队正在建造一艘与这艘历史上最奢华的传奇邮轮几乎一样的复制品。这艘升级版的泰坦尼克号于2012年在中国开工建造，将在2022年进行处女航。在这次航行不会经过被冰山覆盖的北极圈，而会从中国驶向迪拜。从那里，她将继续航向英国的南安普顿，然后驶上和泰坦尼克号一样的航线。如果一切都按照计划进行，这艘现代化的泰坦尼克号将会继续航行，开启她的环球之旅。
泰坦尼克二号的建筑外形；舱室布局；舱位分布；餐厅和用餐室都是按照原来的设计来建造的，如果船员和旅客们搭配上正统的服饰就真的完全一样了。但是这艘船最新版本的设计迭代将会采用一些新技术以改进整艘船的安全特性从而阻止悲剧的发生。柴油机将会取代泰坦尼克号上的以煤作为燃料的蒸汽机，但是标志性的烟囱将会被泰坦尼克二号继承。泰坦尼克二号拥有9层甲板，840间客房，可以向2400名乘客和900名工作人员提供住宿及生活空间。相对于泰坦尼克号，她拥有一层额外的安全甲板，并拥有着足够数量的救生艇。更宽的船体可以在航行时提供更好的稳定性。这艘船同时符合所有二十一世纪的造船标准，其装备的现代化的导航设备能够识别对航行有威胁的冰山并进行规避。
即使泰坦尼克二号撞上了冰山，她的命运基本上不会和泰坦尼克号一样。我们都很熟悉这个因为撞击冰山而导致的人类历史上最惨重的海难，但是冰山撞击并不是这次事故的唯一原因。最新的研究表明，冰山仅仅是造成这次海难的一个条件，而泰坦尼克号建造时所使用的钢材则是造成这次海难的罪魁祸首。
泰坦尼克号于1909年在哈兰德与沃尔夫造船厂（Harland and Wolff）开工建造，1912年完工，这艘巨轮是她的时代中最大的船只：她有900英尺（约合274米）长，25层楼高，重达46,000吨，在建造时工程师们应用了当时最先进的产品及技术，所以《造船厂（Shipbuilder）》杂志将这艘船誉为“永不沉没”。根据设计团队的方案，即使这艘船发生了最严重的碰撞，她有能维持2-3天的储备浮力。但是在1912年4月14日，泰坦尼克号遇到了她的毕生之敌——她与一座冰山擦碰导致水线被撕开。3个小时后，这艘号称“永不沉没”的巨轮完全被大海吞噬，留给世人无限的震惊。
然而，自从在1985年发现了泰坦尼克号的残骸之后，调查团队发现冰山并不是造成这次事故的唯一原因。Robert Ballard从美国海军行动转道来寻找泰坦尼克号的残骸，之后，他和他的团队首次发现了这艘船的残骸。“我们拥抱，庆祝了起来”他之后告诉《60分钟（60 Minutes）》“但是我们突然间意识到我们不应该在别人的安息之处表现的如此开心。”在对艘巨轮的残骸的调查中，Ballard注意到残骸的位置距离泰坦尼克号发出求救信号的位置偏差了好几英里，这就解释了为什么寻找泰坦尼克号的残骸花费了超过70年。但是他错误地判断这艘船的残骸如同“博物馆藏品”一样“完好如初”。实际上，她的残骸断成几节并半埋在海床的淤泥里，连同造成她沉没的伤痕也被一同掩埋导致无法目视。但借助最新的声纳技术，这支法医团队在接下来的几年里标记出来了事故发生时，位于船头6个水密舱上的多处伤痕。
因为这些水密舱理论上是坚不可摧的，材料学家们从这些位于水密舱上的裂隙入手，开始认真调查起泰坦尼克号的初始设计。在打捞上来了些船壳碎片之后，位于新斯科舍省哈尔法克斯市的加拿大国防研究机构——大西洋区（Canada’s Defence Research Establishment—Atlantic，DREA）的科学家们逐渐揭开了泰坦尼克号身上所携带的致命缺陷，而发现这些缺陷所需要的知识，在那个时代的造船业中无人具备。
通过预先保存下来的船舶碎片，DREA的科学家们辨识出了两种严重的材料故障，他们分别位于钢制船壳和铁制铆钉上。研究团队发现来自船壳的碎片呈现锯齿状，它们具有如同碎玻璃一般的锋利边缘。研究人员将采集来的样本复制，然后把复制品置于冰盐水温度中（盐水中含盐量越高，则其冰点越低），用以模拟泰坦尼克号在北冰洋航行时的环境。当研究人员对钢铁样品穿刺时，这个船体材料的复制样品呈现出和泰坦尼克船体碎片一样的碎裂模式。科学家们由此可以确信：虽然与冰山碰撞催化了这个悲剧，但是金属的脆性断裂最终导致了泰坦尼克号的沉没。
脆性断裂是一种不稳定的金属断裂过程，许多金属在某些现象下会发生相变，相变会使得金属从柔韧变得具有刚性，从而导致断裂。通常能导致脆性断裂发生的条件有：低温、钢中硫含量高和过高的冲击速度。很不幸，以上所有条件在事故发生的那个晚上都具备着。Tim Foecke，国家标准与技术学会（National Institute of Standards and Technology）的冶金学家评论称，虽然主体结构使用的钢材具有足够的强度，但在处于冰点温度的环境里，金属会更快、更容易地发生断裂。金属的特征逐渐由高韧性转换为高易碎性，这种相变是导致泰坦尼克号的船壳如同瓷器一般在碰撞中粉碎的关键因素。粉碎的船体导致海水以不可思议的流速涌进船体内部。其实以上三个条件中的任何一项都可以单独击沉泰坦尼克号，但是这三者一起作用导致泰坦尼克号在与冰山碰撞之后几乎没有办法逃生。
DREA的科研团队继续研究用于铆接船壳与龙骨的铁制铆钉。他们对这些铆钉重复了船壳样本的材料测试，测试结束后，研究人员对于结果感到震惊，因为他们发现了同样的脆性断裂。从铆钉的角度来说，高碰撞应力以及事故发生时所处的低温环境使得泰坦尼克号难逃沉没的命运。当这艘巨轮以每小时26英里（每小时42公里）的速度撞击冰山时，铆钉无法承受如此高的剪切应力从而轻易从结构中脱落。如果降低撞击速度或环境温度高于金属的相变温度（如果低于相变温度会导致金属的特性发生从高韧性到高易碎性的转变），这些铆钉在撞击发生时会先形变，再脱落，而不是直接发生脆性断裂。但是再实际情况中，泰坦尼克号使用的船壳和铆钉组合的失效导致从海水涌入到整船被大海吞噬所花费的时间比设计者们预计的快了24倍。
泰坦尼克号的沉没不光是一个历史上的悲剧，同时也是一个工程的悲剧。因为以当时人们的知识储备，船舶工程师们是不可能预测或避免这艘华丽的巨轮如此迅速地走上自己的生命终点。但泰坦尼克二号的建造者可是对使用在这艘船上的金属的特性了如指掌。
虽然泰坦尼克二号的船票还没有开始销售，但是也许有购买了船票的人正幻想着这起臭名昭著的沉船场景可能重现，但是他们可能会很失望。因为经过重新设计的船体可以保证全程的浮力储备，她的船壳工艺也会从原来的铆接进化为焊接，并且由21世纪的合金钢制作而成，可以肯定不会再在低温环境中碎裂。虽然泰坦尼克二号的结构材料问题已经被解决，但这艘船还是有可能变成一个百万富翁的白日梦。
即使这艘价值5亿美金的邮轮同原先的泰坦尼克号一样奢华迷人，她还是有可能会像其他船只一样，难逃其命运里的灾难。虽然历史狂热者们对于第二艘泰坦尼克号将在她的原初下水110周年日时下水欢呼雀跃，但是还是会有一些人保留怀疑态度。如果这世上真有一个地方可以改变命运，或引起海神波塞冬的怒火，或可以验证因果效应，或是什么其他的东西，那你会自愿地登上这艘已经在海难中遭到毁灭的邮轮的复制品吗？来自《时尚先生》的Sarah Rense评价道：“如果这是一个针对人性的达尔文测试，我们要挂科了。”
泰坦尼克国际学会(Titanic International Society)的主席——Charles Hass更加愿意去记住泰坦尼克号本来的样子，而不是一个不完美的近似品。Hass在一封电子邮件中指出，他在1993年和1996年的两次潜水探险中看到了泰坦尼克号的残骸，同时他也曾经会见过许多泰坦尼克号上的幸存者——这些幸存者现都已作古，即使这艘船和原来的泰坦尼克号有多么的相似，技术有多么的先进，他也绝对不会购买泰坦尼克二号的船票。因为这和“完全没有必要去建造一艘卢西塔尼亚二号（RMS Lusitania英国远洋客轮，1915年被德国潜艇击沉，建成时为世界上最快的邮轮，并开创了大西洋邮船的新纪元）或复制一艘亚利桑那号战列舰（USS Arizona BB-39 美国海军宾夕法尼亚级战列舰二号舰，于太平洋战争爆发前夕常驻与珍珠港，在日本偷袭珍珠港时被击沉，后其沉没地被指定为国家陵园，并建立一座亚利桑那纪念馆，此舰的沉没代表着美国海军在第二次世界大战中最屈辱的一段历史），这是一个敏感问题，以及对于历史事件的尊重和反思。”Hass说到“我们应该纪念这个悲剧，缅怀遇难者，而不是试图复制他们。”
作者：Caitlin Gainey，耶鲁大学天文物理及数学系的学生。
翻译：李晟恺
审校：潘燕婷
引进来源：科学美国人
本文来自：环球科学
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