扮演上帝者的超级大工程

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利维坦按:

说起大工程,估计很多人首先想到的是牟其中……也就是借葛大爷之口在《不见不散》中 ” 炸开喜马拉雅山让印度洋暖流造福大西北 ” 的那段儿。

当然牟其中并非有此狂想的第一人。今天文中介绍的各个历史人物或事件,都不可谓不大。当然,这些超级构想一般都有一个共通的问题,那就是,很难实现。不过,很难实现并不代表其不能实现,但有些工程涉及到的争议太大,比如文中的 ” 犁头计划 “,前苏联也搞过一个类似的 ” 国民经济核爆炸 “(Nuclear Explosions for the National Economy),比如在 1965 年现哈萨克斯坦的查干(Чаган)进行的核爆炸,生生炸出一个巨大的人工湖……

Amusing Planet

1603 年,一个耶稣会的神父提出关于一台机器的设想,只用绳索和齿轮,就可以把整个星球吊起来。

克里斯托夫 – 格里恩伯格(Christoph Grienberger)负责整理所有耶稣会信徒写的数学著作,他的这一角色类似于现代科学杂志的编辑。此人非常谦虚,也很勤快,还特别喜欢解决问题。他推断,既然一个 1:10 的齿轮可以让一个人抬起十倍于他的重量,那如果一个人把 24 个齿轮连上踏板车,就可以慢慢抬起地球。

像很多爱纸上谈兵的现代学者一样,他省略了麻烦的细节。” 我不会去编绳子,也不会规定轮子的材质,或这玩意儿应该挂哪儿,这些问题留给别人去想。”

格里恩伯格的理论装置如下。

swap.stanford.edu

自打有了数学,很多像格里恩伯格一样具有超前思维的学者,即使技术有限也忍不住要够一够工程学的天花板。几个世纪以来,他们想过举起世界,改造地形,甚至重组宇宙。这种超大规模工程也叫宏观工程,指那些重塑星球或者建造世界级庞然大物的项目。不过,这些超越人类经验的计划为我们带来了什么?

宏观工程可以追溯到古希腊人。阿基米德因为很多事出名,发现杠杆原理后,他吹了一个经久不衰的牛逼:给我一个支点,我就能撬起整个地球!就像格里恩伯格,对力学的洞悉,使他根本无法抗拒幻想的诱惑。

从那时候起,每当发现一个具有普遍性的物理定律,下一步就是放大规模并在理论上探索。艾萨克 – 牛顿(Isaac Newton)意识到地心引力定律不仅适用于苹果,也适用于月球。所以早在太空旅行成为现实之前,他就假想了一门可以把卫星推进地球轨道的大炮。这个想法后来被写进了 1865 年的科幻小说——《从地球到月球》(From the Earth to the Moon)。

儒勒 · 凡尔纳(Jules Verne)的故事里用来发射 ” 哥伦比亚 ” 宇宙飞船的巨型大炮。 Getty Images

20 世纪,美国以及一些别的地方的团队很认真地尝试制造了这种大炮。这些努力都失败了,所以人们认为牛顿的推理可能有问题。不过,我们现在的太空运输方式——火箭,也曾经是异想天开。1920 年,《纽约时报》大肆嘲笑了这个想法的支持者,讽刺他们连高中物理都不懂。(1969 年阿波罗 11 号登月的第二天,这份报纸发表了一篇轻松的撤回声明。)

巴比伦大炮(Project Babylon)是火炮专家布尔(Gerald Bull)博士为伊拉克前萨达姆政权设计建造的一款超级大炮。这是有史以来世界上最大的大炮。该炮重达 2100 吨,长达 150 米,布尔博士希望用这门大炮能将重达 2 吨卫星送入太空,或将 600 公斤的炮弹打到 1000 公里开外。 Wikipedia

Space Legal Issues

太空想象的飞跃,让人不禁幻想太空电梯的可能性——建一个平衡锤,用一根坚固的缆绳,把它和地面连接起来,造一个通往太空的太阳能电梯。比起推力有限还很烧钱的火箭发射,把航天器从缆绳末端弹射出去,可以省下不少燃料。不过地球重力太大,缆绳极易断裂,月球和火星都是低重力,可能更适合建太空电梯。

随着太空殖民的野心进一步扩大,还有人觉得可以把火星改造成宜居星球,甚至把太阳用 ” 戴森球 “(Dyson sphere)包围起来收集更多能量。从非常长远的角度看,我们需要让太阳更加长寿,把地球移到更宽的轨道上,甚至在星系之间移动恒星。这些想法在今天都是扯淡,但数学和物理学并不否认它们的可能。

重新设计地球

回到地球,宏观工程也给各种乌托邦计划带来了灵感,其中一些涉及到大规模改造海洋和大气层。

在 20 世纪 20 年代,赫尔曼 – 索尔格(Herman S rgel’s)有一个疯狂的计划。这个项目叫亚特兰特罗帕(Atlantropa),其核心概念是建造一个横跨直布罗陀海峡的巨型水坝,从而提供大量水力发电,使地中海的水位降低 200 米,开辟出大片可居住的土地。计划中的另外一个水坝建在达达尼尔海峡,用来阻隔黑海,还有一个西西里岛和突尼斯之间的水坝,用来进一步降低地中海内陆地区的水位,延长苏伊士运河,改道刚果河,注入乍得湖周围的盆地,灌溉撒哈拉。

今天就算有政治上的支持,出于生态方面的考虑,这样的计划也根本不可能实施。在当时,如果钱到位了,当局也有足够的意愿的话,还真有可能试一试。

赫尔曼 – 索尔格的亚特兰特罗帕项目曾经有可能永久地改变欧洲和非洲。 Getty Images

这个项目的现代变体,是一个更像警告的建议——在挪威、苏格兰、英国、法国之间建两座大坝,把北海封闭起来,让欧洲免遭海平面上升的罪。

1957 年到 1977 年,美国政府进行了 ” 犁头计划 “(Project Plowshare),目的是使用核爆炸和平发展大规模建设(苏联也曾进行过一个类似的计划,即 ” 国家经济核爆炸 “)。美国打算利用核爆拓宽巴拿马运河,挖掘人工港口或者打通山脉,开采天然气和石油。可想而知,民众并不支持用轻度放射性的核爆进行基础建设。

利用核爆拓宽巴拿马运河构想图。 KQED

1962 年,作为 ” 犁头计划 ” 的一部分,这次名为 Sedan 的核爆试验在地面形成了一个深 320 英尺(97.5 米),直径约 1280 英尺(390 米)的 ” 火山口 “。 KQED

前苏联查干(Чаган)核爆炸试验。

不过目前的确有一项对地球进行大规模改造的研究被纳入了考虑范围。地球工程学涉及到对气候系统的干预,包括将海水喷注到低层大气、在平流层中注入硫酸盐、在太空放置大量的反光装置来减少太阳辐射,或对空气中的二氧化碳进行捕捉与封存(用碎橄榄石、藻类吸收,或者直接抽入地下)。这种干预不无可能,甚至有一天会很必要,但要知道控制太阳辐射的风险非常高。

讲大话的趣味与人性

这些想法的动机是什么?在理论中扮演上帝,不只是为了好玩。

大多数人的逻辑是 ” 多多益善 “:如果扩大可耕种的农业用地有好处,为什么不尽量扩张?如果能量有价值,我们可以收集到多少?讲大话让我们认识到自身局限和能力范围,意识到计划会不会受限于宇宙法则,把 ” 不可能 ” 跟 ” 不太可能 ” 区分开来。

电网,互联网和州际高速公路都是规模巨大的项目,但我们却觉得是理所当然的存在。 NASA

在设想者眼里,许多超大规模工程都颇具乌托邦色彩。索尔格认为他的亚特兰特罗帕项目不仅可以提供大量能源、可耕地和改善气候,还有助于联合欧洲与非洲。俄罗斯宇宙主义哲学家尼古拉 – 费多罗夫(Nikolai Fedorov)提出,气候控制是第一步,目的是达到普世和谐,让人类致力于共同事业,后面再谈太空和永生。与其举起世界,不如提升人性。

对于这些幻想,人们经常一笑了之。与此同时,无数机器正以秒为单位传输和存储大量数据,而你现在可能正用着它(互联网),有一台比足球场还大的机器,以超出步枪子弹的速度在我们上方运行(空间站),还有一台 27 公里长的机器将能量转换为奇异物质(欧洲大型强子对撞机)。想想阿基米德和牛顿会怎么看。

事实上我们正生活在超大规模工程之中。许多巨型工程几乎是隐形的,荷兰,还有英国林肯郡、剑桥郡和诺福克郡之间的那一大片,都是通过大型排沼工程得到的土地。亚马逊的热带雨林并不原始,它被耕种了几千年。东南亚的梯田和现代大都市都是工程建设的景观。有时候它们出现是因为一个宏大的计划,但大多时候不是。

如何成功

大型项目通常会出现成本超支、设计缺陷,以及管理不当的情况。即便我们如此不擅长,有些计划还是实现了,这是为什么呢?

如果我们观察现存的超大规模工程,比如东南亚的梯田,荷兰的土地开垦,美国的州际公路,互联网,它们都有一个特点——由可以零散实施的项目组成,当我们需要更多经验时,可以停下来学习和积累,之后再继续进行,而且整个系统的运转不依赖每个部分。它们是可维护的,对于参与建设的人们来说,也通常有现实的意义。

NASA 的帕克太阳探测器(Parker Solar Probe)成为最早接近太阳的人造物。 Nasa/Johns Hopkins APL

这些案例与那些伟大而易碎的梦想不同。不过,有些梦想远比第一次听说的时候更有可性。重点不在于规模的大小,而是协作和发展的形式。拿前面说到的戴森球打比方,虽然看起来很遥远,但是我们已经成功把探测器推进太阳附近的轨道,边绕着太阳转边收集数据。如果我们继续这么干个几百万年,还真的可能会弄出个戴森球来。

确实,比起自下而上、逐步进行的工程,那些自上而下、试图优化世界的宏大计划看起来可行性要低很多。然而我们仍需要远见,知道有一天能够实现什么(” 当然,我们还不能建造太空电……不过总有一天会的!”),然后大胆想象我们可以迈向的未来——宇宙的、可持续的、繁荣的、安全的。

过于自大的乌托邦蓝图还是算了,但纵观历史,有着巨大野心的计划从来没有像现在这么多。我们也许不能撬起地球,但如果阿基米德知道人类有了更多的杠杆应该会很高兴。

文 /Anders Sandberg

译 / 大家伙

校对 /Ice Blast

原文 /www.bbc.com/future/article/20210113-the-megascale-structures-that-humans-could-one-day-build

本文基于创作共同协议(BY-NC),由大家伙在利维坦发布

文章仅为作者观点,未必代表利维坦立场

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