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《阿凡达》中的科学话题

2012-02-20 10:29:45

                                     撰文:尹传红

     新近上映的好莱坞大片《阿凡达》,用电影语言建立了一个逼真鲜活的世界——潘多拉星球,并且演绎了一段惊心动魄的惊险故事。

     有人说,导演詹姆斯•卡梅隆堪称具有艺术天赋的“科学狂人”,他在影片中所展现的各种令人难以置信的技术和场景,是人类未来科技的一面镜子,甚至在我们身处的21世纪初已有雏形显现。也有人说,在令人瞠目结舌的3D魔术的背后,站着一位连科学定律也不能阻挡其拍摄一部史诗般电影的倔强导演。

                        漂浮的山脉

     卡梅隆曾抱怨他的科学顾问很烦人。“拍摄这部影片我有足够的科学背景,但是这也给我带来了很多麻烦”。他提到,当他在写剧本的时候想过:什么能让山脉漂浮在空中呢?他自己给出的答案是:那只能是在强大磁场作用下的常温超导材料,并具有悬浮特性。事实上,科学家已经在非常小的规模上证实了这种可能性。

     但卡梅隆的科学顾问说:“这根本不可能。你需要的磁场是如此强大,以至它会将血液中的血红蛋白撕裂。”对此,卡梅隆的回答是:“好吧,我们不交代这个。我们就稍稍偏离一点真实的物理世界,尽量将我们的故事讲得完美就好了。”

     于是,影片从一开始就告诉观众,人类要到潘多拉星球寻找一种稀有矿藏。这种稀有矿藏的发现给地球上的技术带来了彻底变革,而人类未来的经济发展则完全依赖于它。影片中,那些奇妙的山就是因为富含这种稀有矿藏——实际上是一种“终极超导体”,才能够像浮标一样飘浮在空中。这样一来,贪婪的地球人为开采这种矿藏而对纳威人大开杀戒,也就言之成“理”了。

     接下来人们不禁要问:这究竟是一个怎样的星球呢? 

                      潘多拉星球

 

     依照《阿凡达》开篇的描述,一颗与太阳极为相似的恒星半人马座阿尔法星A发出的白黄色光芒,照亮了巨大的气态行星波吕斐摩斯及其卫星潘多拉。潘多拉星球是一个气候相当温暖的星球,但它的质量比地球小,所以上面的重力也小,生物可以长得非常巨大。

     卡梅隆说,在写剧本时他就考虑把潘多拉星球放在半人马座阿尔法星系统中,但是,目前为止天文学家在那里并没有发现任何大的行星。这时,一位天体物理学家告诉他,从理论上讲半人马座阿尔法星系统内是有可能存在这样一颗行星的,因为假如这颗行星的轨道面位于黄道下方60度角处(从地球的角度看),是不太容易被发现的。“不过,它只有距离半人马座阿尔法A星约370万千米才有可能有稳定的运行轨道,所以它的存在还是有些扯淡”。

     现实中的半人马座阿尔法A星距离地球4.37光年,它是除太阳外离地球最近的恒星之一。半人马座阿尔法星是一个三星系统,有3颗恒星互相绕转,又作为一个整体绕着银河系中心运动。其中,位于半人马座阿尔法星中心地带的两颗恒星通常被称为“Cen A”和“Cen B”,它们的轨道力学表明有行星可能隐藏于周围。第3颗恒星即名为半人马座比邻星的红矮星,以相当大的距离绕另外两颗恒星旋转。

     20081月,由美国耶鲁大学天文学家芭芭拉•费舍尔领导的一个研究小组,开始利用设在智利托洛洛山美洲天文台的1.5米孔径望远镜,展开了对半人马座阿尔法星长达5年的研究。费舍尔表示,她的小组想要通过这颗恒星有规律的光线变化来推断环绕它周围运转的天体。此类恒星系中存在质量接近于地球的行星的“可能性非常大”。眼下,科学家仍然不确定半人马座阿尔法星系是否存在适宜生命萌发的类地世界,但费舍尔说:“2012年前,我们将会解开这个谜团。”

    《阿凡达》所描述的潘多拉星球,是一个郁郁葱葱的世界,大型猛兽在丛林中徜徉,如翼龙一般的动物在空中翱翔,还有各种各样新奇的植物,以及名为纳美人的蓝皮肤类人族在那里繁衍生息。

     有一种分析认为, 尽管潘多拉星球在理论上有可能存在,但生命要在上面生存可不容易,因为其“主子”行星可能会对它上面的生命造成很大的威胁,它在穿过行星磁极的时候,肯定会被很多离子轰击。此外,行星巨大的引力,还可能会引起很大的潮汐和火山爆发。更要命的是,气态巨行星会释放巨量辐射物——以木星的卫星木卫一为例,这颗星球上每天的辐射量是致死剂量的4000倍。面对这一严峻问题,在《阿凡达》中的“设计”是,潘多拉星球上的超导性物质产生的强烈磁场,对辐射物产生了规避作用。

     问题在于,生物体在强烈磁场中难道就不会出问题吗?对此影片并没有给出明确的解释。还有这样一种质疑:潘多拉星的重力比地球小,它的空气应当比地球稀薄,那么,这样的空气怎能为硕大的生物提供呼吸需要,又如何能让巨大的飞龙腾空呢?似乎只有一种可能,组成潘多拉星大气的主要成分比地球空气重。制片方说,这颗星的大气由甲烷、氨气和氯气等组成。这3种气体中只有氯气比空气重,氯气本身有毒,它和水蒸气结合,会在空气中形成大量的盐酸。这么看来,潘多拉星球还真够可怕的。

                      神秘的心灵感应

     《阿凡达》中最为神奇的一项“技术”,就是借助先进的界面设备,人类可以采用“心灵感应”之术“驱动”化身,这化身实则是半人类半纳美人混种,它能像纳美人一样行动,并体验潘多拉的环境。也就是说,人类可以将意识或感觉准确无误且完整地传递到另一个身体上。但科学家认为,就目前的技术水平,这一幕在现实生活中尚不能实现。

     不过,前不久,训练猴子利用脑波活动控制它们自己的“化身”已获得初步成功:在位于美国北卡罗来纳州的实验室,研究人员训练一只猕猴在跑步机上直立行走。接着,他们从插在猕猴脑部的电极获取神经信号,通过互联网将这些信号连同视频一起发给日本的实验室。在这个实验室,一个机器人可以随猕猴做出同样的动作。另据报道,一项研究也使得灵长类动物可以去遥控移动机械臂,而在人类身上,则是利用植入的电极帮助生成人工发音,利用大脑思维移动电脑鼠标。其他的一些研究,涉及通过遭受重伤的脊髓佩戴的机器界面,改变神经细胞路线,以便让尚有功能的人体肌肉重新与大脑建立联系。

    “好的科幻故事要建立在现实世界的科技创新基础上”。从《阿凡达》中的幻想比照现实来看,确实如此。

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