環(huán)形世界新考

圓環(huán)形狀的世界是科幻史上相當(dāng)經(jīng)典的構(gòu)想。無(wú)論是拉里·尼文想象中能?chē)@一顆恒星的上帝工程，還是像電影《極樂(lè)空間》里那樣在地球軌道上建造一個(gè)方寸大小的天上人間，原理都是一樣的：環(huán)形世界的自轉(zhuǎn)就像滾筒洗衣機(jī)一樣，把里面的所有東西甩向它的內(nèi)壁，世界自轉(zhuǎn)的向心力就相當(dāng)于人造重力，只要世界的半徑和轉(zhuǎn)速合適，完全可以讓住在環(huán)形世界內(nèi)壁的人有和地球上一樣腳踏實(shí)地的感覺(jué)。也就是說(shuō)，在一間小屋子里，你幾乎沒(méi)有辦法區(qū)分自己生活的世界是哪一種樣子。

王騰，90后新人科幻作者，未來(lái)局簽約作者，應(yīng)用數(shù)學(xué)專業(yè)畢業(yè)。作品核心堅(jiān)實(shí)、注重邏輯，目前的作品有《距離的形狀》《夏日往事》等。

我們的祖先也是在走出了小屋子，乃至走出了自己的大陸之后，才漸漸明白自己是生活在圓圓的地球上的。那么一個(gè)誕生在環(huán)形世界的文明要走多遠(yuǎn)才能發(fā)現(xiàn)自己生活在怎樣的世界呢？

你可能會(huì)想，如果世界真是個(gè)大滾筒，那么走出門(mén)不就能看到遠(yuǎn)處的海向天空卷起了嗎？不過(guò)這也很難說(shuō)，因?yàn)槿绻澜缱銐虼蟮脑?，那么在陸地上還是可能會(huì)看到海平線的，因?yàn)榇箨懙娜f(wàn)有引力說(shuō)不定足以把周?chē)暮Ｃ孀兂梢粋€(gè)緩坡。而走得足夠遠(yuǎn)的航海家，會(huì)看到海面向天空卷起，那樣的話，他們或許會(huì)認(rèn)為世界是一個(gè)大碗，而大陸在碗底。那么，在環(huán)游世界還遙不可及的時(shí)代，住在這個(gè)世界上的人們是否還有別的線索能得知世界的形狀呢？

當(dāng)?shù)巧秸吲实且蛔芨叩纳綍r(shí)，他會(huì)發(fā)現(xiàn)自己越變?cè)捷p，盆里水面的波動(dòng)也變得越來(lái)越柔和，如果仔細(xì)記錄就會(huì)發(fā)現(xiàn)，這樣的變化和海拔高度成正比。讓我們回想一下中學(xué)學(xué)過(guò)的圓周運(yùn)動(dòng)模型，圓周運(yùn)動(dòng)的向心加速度，也就是這個(gè)世界的“重力加速度”，它的大小等于自轉(zhuǎn)角速度平方乘以圓周半徑，所以說(shuō)到達(dá)的高度越高，離圓心越近，半徑就越小，感受到的“重力”就會(huì)越小。我們可以想象一下，他們的科學(xué)界對(duì)重力存在的原因一定也有很多假說(shuō)。在這之中也一定會(huì)有人將這一切聯(lián)系起來(lái)，他們終將意識(shí)到世界真正的形狀，即使還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能親眼看見(jiàn)?；蛟S這一切就像在我們的世界一樣，思想總會(huì)比腳步走得更遠(yuǎn)。

讓我們?cè)侔涯抗馔断蛞晃恢笓]海戰(zhàn)的軍官。戰(zhàn)局很不樂(lè)觀，制海權(quán)在對(duì)方手里，在苦苦尋求突圍的時(shí)候，他留意到了一個(gè)奇特的現(xiàn)象，敵軍發(fā)射的迫擊炮彈軌跡總是有一個(gè)微弱的偏離，但落地點(diǎn)卻又沒(méi)有什么誤差，細(xì)心的軍官很快就會(huì)發(fā)現(xiàn)這和風(fēng)力無(wú)關(guān)，絕不是偶然現(xiàn)象。

在地球上有一種被稱為“地轉(zhuǎn)偏向力”的現(xiàn)象，也稱為科里奧利效應(yīng)，這會(huì)導(dǎo)致北半球運(yùn)動(dòng)的物體向右偏移而南半球向左偏移。其實(shí)道理很簡(jiǎn)單，如果你從一個(gè)正在旋轉(zhuǎn)的圓盤(pán)中心走向外圍，由于圓盤(pán)各部分線速度不一樣，以圓盤(pán)這個(gè)旋轉(zhuǎn)體為參照系，就會(huì)觀察到你偏離原有方向，仿佛受到外力作用。和慣性力、離心力一樣，實(shí)際上這個(gè)力并不存在，只是慣性作用在非慣性系的體現(xiàn)，但我們可以引入這個(gè)虛擬的力來(lái)方便我們思考。

環(huán)形世界的自轉(zhuǎn)軸平行于地面，這和我們站在地球上的情況不同，所以科里奧利效應(yīng)會(huì)體現(xiàn)在另一個(gè)方向，地球上的臺(tái)風(fēng)以及各種氣旋的形成都和科里奧利效應(yīng)有密切關(guān)系，那么在環(huán)形世界里，人們有可能會(huì)看到旋轉(zhuǎn)面垂直于地面的臺(tái)風(fēng)，仿佛天空中一只巨大的獨(dú)眼，那個(gè)場(chǎng)面想必是相當(dāng)震撼的。

來(lái)往于大陸之間的海上行商會(huì)惱火于他們的單擺掛鐘總是不守時(shí)，但來(lái)檢修的鐘表匠卻發(fā)現(xiàn)不了任何問(wèn)題。鐘表匠偶然發(fā)現(xiàn)時(shí)鐘的誤差很有規(guī)律：當(dāng)船往一個(gè)方向行駛，時(shí)鐘會(huì)變快，另一邊則會(huì)變慢，這說(shuō)明誤差不是鐘本身的問(wèn)題，而一定是來(lái)自于外界。

單擺的周期顯然與擺長(zhǎng)和重力相關(guān)，其實(shí)不需要實(shí)驗(yàn)，用量綱分析法就能明白單擺做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的周期跟擺長(zhǎng)的平方根成正比，跟重力加速度的平方根成反比，和振幅、擺球質(zhì)量無(wú)關(guān)。世界的“重力加速度”也可以表示為線速度平方與半徑的比。那么，當(dāng)船向自轉(zhuǎn)方向行駛時(shí)，當(dāng)然會(huì)有比世界自轉(zhuǎn)線速度更大的速度，那么船受到的“重力”就會(huì)變大，這就會(huì)導(dǎo)致單擺周期變小，時(shí)鐘變快，反之亦然。

看來(lái)無(wú)論生活在怎樣的世界，它的底牌總是不輕易示人。巨眼一樣的臺(tái)風(fēng)，詭異地偏離目標(biāo)的炮彈，時(shí)鐘竟然會(huì)被船速影響，這種種奇觀或許在很長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)都會(huì)被人們看成神跡，但是也注定會(huì)最終被理解。當(dāng)科學(xué)發(fā)展到量化時(shí)代后，所有這些現(xiàn)象都可以準(zhǔn)確告訴人們世界的形狀、大小，以及轉(zhuǎn)速，這一切當(dāng)然不會(huì)僅僅用來(lái)滿足人們的好奇心，也一定會(huì)對(duì)這個(gè)世界的社會(huì)歷史帶來(lái)更深遠(yuǎn)的影響，這些都是很有趣的想象。

知道了世界的形狀，那么世界會(huì)有多大呢？其實(shí)一個(gè)更有意義的問(wèn)題是——這個(gè)世界最小能有多?。?/p>

《極樂(lè)空間》展示了一個(gè)非常美麗的環(huán)形世界，它極為精致卻也絕對(duì)能稱為“世界”，人們看到的是真實(shí)的天空，飛船可以直接從太空飛進(jìn)來(lái)而不需通過(guò)任何障礙，換句話說(shuō)，這個(gè)太空城的居住區(qū)是開(kāi)放的。

這種設(shè)計(jì)粗看好像可行，自轉(zhuǎn)的人造重力也像滾筒洗衣機(jī)那樣把空氣甩在內(nèi)壁上不至于跑掉，從而制造開(kāi)放卻不流失的大氣層。

但是，要想讓人類正常生存，只有空氣是不行的，必須要有合適的大氣壓才行。要維持住大氣，環(huán)形世界邊緣也得造起高墻，那么這堵高墻要多高，才能讓世界有正常的大氣壓？

如果我們把空氣當(dāng)作均質(zhì)大氣（大氣密度始終不變），同時(shí)假設(shè)世界半徑大到可以一定程度上把重力作為常數(shù)，那樣的話，氣壓為零的高度顯然就是大氣層上界，也就是墻的高度。通過(guò)一個(gè)微分方程，我們可以計(jì)算出氣壓和高度成反比，再把地面初始條件（地表大氣壓）代入，就會(huì)知道圍墻至少8000米高才能留住這樣的大氣。

8000米雖然夸張，但相對(duì)于建造一個(gè)世界并非難以接受，但事實(shí)真能這么簡(jiǎn)單嗎？

問(wèn)題就在于，真正的空氣并不是均質(zhì)大氣，空氣密度與溫度、濕度、壓強(qiáng)都存在確定的關(guān)系，這樣的話，就可以計(jì)算真正的壓高公式，這個(gè)方程解出來(lái)，大氣層至少也得40多千米高?？紤]到“重力”也隨高度變化，圍墻高度更是難以想象。所以，如果要讓環(huán)形世界有真正的藍(lán)天白云，恐怕就真是要像拉里尼文描寫(xiě)的上帝工程那樣了。

雖然把大氣當(dāng)作均質(zhì)大氣是不行的，但是我們剛才的假設(shè)沒(méi)有白費(fèi)，因?yàn)楹Ｑ蟓h(huán)境和“均質(zhì)大氣”的假設(shè)非常類似，海水的密度雖然也和壓強(qiáng)、溫度有關(guān)，但相比于氣體，幾乎可以忽略。

在我們的地球上，浮力和水深幾乎沒(méi)有關(guān)系，往水里扔一個(gè)東西，要沉就一定會(huì)沉到水底，這是因?yàn)楦×Φ谋举|(zhì)是水在不同深度壓力差導(dǎo)致的，因?yàn)樗畨汉退畛烧?，壓力差自然和深度沒(méi)什么關(guān)系。

但是在環(huán)形世界，尤其是半徑不大的話，重力就不再是常數(shù)了，重力本身和水深也有關(guān)系，這樣壓強(qiáng)和水深就不再是線性關(guān)系，換句話說(shuō)，浮力的大小將會(huì)隨著深度發(fā)生變化。你向水里扔一塊石頭，它不一定會(huì)沉底，而是有可能懸浮在某一個(gè)深度上。

這個(gè)事實(shí)有怎樣的意義？讓我們重新去思考環(huán)形世界發(fā)生的海戰(zhàn)，失去制海權(quán)、處于弱勢(shì)的國(guó)家和強(qiáng)大的敵國(guó)相隔一條海峽，如果想要扭轉(zhuǎn)戰(zhàn)局，要么正面消滅包圍自己的敵軍艦隊(duì)——而這顯然是以卵擊石——或者，可以奇襲敵國(guó)軍港。

弱國(guó)只有一個(gè)優(yōu)勢(shì)，他們知道世界形狀這個(gè)情報(bào)，那么或許他們可以利用這點(diǎn)，開(kāi)發(fā)這樣一種奇妙的武器打破僵局。

它看上去和我們熟悉的水雷沒(méi)什么區(qū)別，但是它可以通過(guò)打開(kāi)空腔進(jìn)水和拋棄自己的金屬小球來(lái)增加和減輕自重。

從這里到敵國(guó)港口的海域有很多障礙物，還要避免被敵軍艦隊(duì)提前發(fā)現(xiàn)。既然知道了世界的物理模型，那就可以算出水深和浮力的關(guān)系，換句話說(shuō)，這種水雷在不同的自重下，會(huì)穩(wěn)定懸浮在不同的水深。

這種水雷可以有簡(jiǎn)單的動(dòng)力系統(tǒng)——比如發(fā)條、壓縮氣體，如果洋流合適的話也可以沒(méi)有，工程師可以設(shè)計(jì)內(nèi)部的機(jī)關(guān)，使得它在潛航過(guò)程中的合適時(shí)間調(diào)節(jié)自重，這樣就等于在合適的地點(diǎn)調(diào)節(jié)自己的所處深度，從而避開(kāi)航線上的障礙物和敵軍偵查，直到抵達(dá)敵軍港口。就這樣，弱國(guó)的軍事工程師在這個(gè)時(shí)代，就已經(jīng)發(fā)明了具備彈道制導(dǎo)功能的武器。我們可以稱為——浮力制導(dǎo)炸彈。

浮力制導(dǎo)炸彈的引爆方式可以由水壓和時(shí)間這兩個(gè)要素來(lái)觸發(fā)，這樣的話，工程師同樣要了解世界的大小和轉(zhuǎn)速，從而知道水深和水壓的確定關(guān)系，如此就能讓炸彈在設(shè)計(jì)好的深度引爆，更有效毀滅不同的敵軍目標(biāo)。炸彈潛航到敵軍軍港后，時(shí)間恰好觸發(fā)最后機(jī)關(guān)——直接拋棄所有金屬配重小球，炸彈迅速上浮，從底部將敵軍停泊在軍港的軍艦全部摧毀。

在科技不發(fā)達(dá)的時(shí)代，這樣的做法就像日本二戰(zhàn)時(shí)的氣球炸彈一樣，后者是世界上第一種洲際攻擊武器，它們自然做不到有多么精確，但是只要有一定數(shù)量，仍然可以達(dá)到戰(zhàn)術(shù)目的，而且這樣的武器問(wèn)世，勢(shì)必也要讓強(qiáng)大的敵國(guó)消耗額外的資源重新構(gòu)想反制手段，從而為弱勢(shì)的一方贏得寶貴的喘息時(shí)間。

現(xiàn)在，你還認(rèn)為世界的真相僅僅是滿足人們的好奇心嗎？

我們的世界并不是一個(gè)光光的圓球，而是存在地理的差異：有些地方有資源，有些地方是戰(zhàn)略要沖，有些肥沃，有些貧瘠。也可以說(shuō)，正是這些不平衡讓人類的歷史不是一潭死水，權(quán)謀、戰(zhàn)爭(zhēng)、革命輪番上演，把我們的史書(shū)裝點(diǎn)得波瀾壯闊又血跡斑斑。

而在環(huán)形世界，地理造就的不平衡同樣存在，他們的歷史同樣不會(huì)順風(fēng)順?biāo)Ｎ覀兡芟氲降淖钪苯拥牟黄胶饩褪侵亓Α?/p>

我們把環(huán)形世界離圓心的距離叫作“緯度”，顯然緯度越高重力越低，如果環(huán)形世界的地表也不是一馬平川，而是有高原和低谷的起伏的話，那就會(huì)有截然不同的、以重力來(lái)劃分的地理差異。

這樣的世界會(huì)上演怎樣的故事？我們大可以天馬行空地去想象。如果環(huán)形世界上不僅僅有人這一個(gè)種族呢？假設(shè)有個(gè)種族叫高嶺巨人，他們只能生活在高原上，因?yàn)槠皆偷凸鹊母咧亓?huì)讓他們沉重的身體舉步維艱。如果他們也像《進(jìn)擊的巨人》里那樣是人類的天敵，那么生活在他們巨大陰影下的人類，恐怕不是躲在高墻里遙望遠(yuǎn)方的廣闊天地，而是只能困在一個(gè)封閉的盆地或低谷里坐井觀天。

在這樣的境況下，“自由”會(huì)不會(huì)比我們想象的更具吸引力？因?yàn)榫谝酝獠粌H有從未見(jiàn)過(guò)的世界，還能讓你擺脫重力的拖累，在廣闊的天地用輕盈的腳步盡情奔跑。為了這個(gè)遙遠(yuǎn)又觸手可及的夢(mèng)想，也許這個(gè)世界也會(huì)有自己的調(diào)查軍團(tuán)；也會(huì)有為人類未來(lái)而獻(xiàn)出心臟的誓言；也會(huì)有更加壯烈與輝煌的為自由而戰(zhàn)的傳奇故事。

或許在地底的更深處，重力更高的地方，生活著比我們更小的人。就像《借物少女阿利埃蒂》那樣，他們長(zhǎng)得太小，散熱過(guò)快，無(wú)法適應(yīng)地表的溫度變化，僅僅是地表的低重力和季節(jié)溫差就會(huì)給他們帶來(lái)無(wú)數(shù)挑戰(zhàn)。因此，我們習(xí)以為常的環(huán)境，在他們的眼中卻是一片極為廣闊的未知新世界，充滿著無(wú)數(shù)激動(dòng)人心的冒險(xiǎn)，這些同樣也是無(wú)比精彩而又幸福的想象。

即使只有人類，也不可能在這個(gè)世界里一下就實(shí)現(xiàn)世界大同。想想看在我們的世界里，劃分社會(huì)階級(jí)的要素是什么？答案很簡(jiǎn)單——對(duì)稀缺資源的占有。

在環(huán)形世界，高緯度地區(qū)顯然要比低緯度地區(qū)要少，而“最適重力”就成了稀缺資源。那樣的話，富人占據(jù)舒適的高原，享受著輕巧的身體和更不費(fèi)力的勞動(dòng)。而再往后，科技的發(fā)展恐怕還會(huì)增大這種差距。低重力下的醫(yī)療、交通等都會(huì)有更加明顯的優(yōu)勢(shì)。不同緯度的生產(chǎn)效率、財(cái)富積累速度都截然不同，這些都必然埋下階級(jí)對(duì)立的種子。

到了科技更發(fā)達(dá)的時(shí)代，人們建造聯(lián)通環(huán)形世界直徑的工程，從地面上看它就像一座通天高塔。那時(shí)，也許就可以不受制于地理?xiàng)l件，而是在各種緯度建造真正的天空之城，那樣的話，社會(huì)就區(qū)分的更加明顯，不同的緯度因?yàn)椴煌闹亓Χ胁煌牡貎r(jià)，社會(huì)的財(cái)富劃分只要看你住在哪個(gè)緯度就會(huì)一目了然……這么想下去的話，看來(lái)生活在這樣世界里的人們，也免不了有像我們一樣的煩惱。

也許會(huì)有一天，環(huán)形世界上的人們和我們見(jiàn)面了。也許我們都會(huì)很驚訝于我們各自的歷史是如此不同，卻也如此相似；我們都有對(duì)世界真相曲折而漫長(zhǎng)的求索，在迷霧中努力建起理性的殿堂；都有對(duì)自由的渴望和抗?fàn)?，有著閃耀著人類精神的傳奇故事；同樣也都有著敵對(duì)、貪婪和互相的掠奪，同樣的人性在截然不同的世界里，演繹了各自的軌跡。我們?cè)诓煌膿u籃里開(kāi)始自己的歷史，也會(huì)最終遠(yuǎn)遠(yuǎn)地回望自己的搖籃，然后走向更遠(yuǎn)的地方。當(dāng)我們走得足夠遠(yuǎn)時(shí)，也許會(huì)覺(jué)得，人類的渺小是如此幸運(yùn)，因?yàn)橹挥羞@樣，才能擁有如此多激動(dòng)人心的發(fā)現(xiàn)，有如此多精彩的故事。

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