人類“地下生長”

樂艷娜

人類祖先在學(xué)會建造房屋后，才開始逐漸由半地下的洞穴生活向地面生活過渡。《易·系辭下》亦有記載：“上古穴居而野處，后世圣人易之以宮室”。但伴隨著現(xiàn)代城市的高速發(fā)展，人類又重新開始尋求“地下生長”，地鐵、地下步道、地下建筑甚至是地下城的建設(shè)如火如荼。

電影《流浪地球》中的“地下城”引發(fā)了對人類未來生存空間新一輪的熱議，地下空間的利用則進(jìn)一步向儲存、醫(yī)療、科研、旅游邁進(jìn)，并形成了與地面空間的積極互動機(jī)制。人類如何對待“腳下”世界，是人類對未知空間的探索，更是對未來生存方式的思考。

世代穴居

63歲的李貴良老人注意到，自己住了一輩子的地坑院正迎來越來越多好奇的游客。不在地面蓋房子，而是向地下挖坑筑窯洞，當(dāng)?shù)刈孀孑呡吜?xí)以為常的居住方式成了外人眼里的奇觀。

在河南省三門峽市陜州區(qū)的農(nóng)村，散落著數(shù)以萬計的奇特民居———地坑院。初到此地的人往往摸不著頭腦，明明聽見人言笑語、雞鳴畜叫，也看見樹木蔥蘢，卻看不到村舍房屋，直到走近向下俯瞰，一個藏在地下的鮮活世界才出現(xiàn)在眼前。

“見樹不見村，見村不見房，聞聲不見人。”這就是地坑院的真實寫照。

李貴良家的地坑院有90多年歷史，經(jīng)過多次修葺，現(xiàn)在仍完好無損。院子方方正正，中間空地上的一架葡萄和梨樹十分繁茂，四面共掏了12孔窯洞，儼然一座地下四合院。

據(jù)官方調(diào)查，陜州區(qū)現(xiàn)存地坑院1萬余座，約一半仍有人居住，年代最久的已在里面生活過七代人。從空中俯瞰，星羅棋布的地坑院像開在地面上的一扇扇窗戶，夜晚，燈光隱約從院內(nèi)透出來，構(gòu)成一幅美妙的地下風(fēng)景圖。

“這是人類居住文明的活化石，在世界上絕無僅有。”長期從事相關(guān)研究的陜州地坑院管理處辦公室主任白良旭介紹說，這種民居可追溯至4000多年前，是人類穴居歷史的延續(xù)和發(fā)展。

土耳其卡帕多奇亞地區(qū)具有獨特的喀斯特地貌，它被認(rèn)為是地球上最像月球表面地貌的地方。而在這片土地下，掩藏著一座神秘的“地下城”。

迄今為止，這里已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的地下城多達(dá)36座。地下城的入口很隱蔽，走入盤旋的石梯后就進(jìn)入了只可勉強(qiáng)供一人通過的窄道，通道時寬時窄，大部分時間只能彎著腰或蹲著前進(jìn)。一個個迷宮般的房間相互連接，一直蔓延至地心深處。由于通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計的完善，人們低著頭、彎著腰穿梭在昏暗的地下城，雖感有些濕冷，但不覺空氣污濁。

“地下城”靜靜地躺在卡帕多奇亞數(shù)千年之久。17世紀(jì)，法國國王路易十四的密使途經(jīng)這里，才偶然發(fā)現(xiàn)了“地下城”的秘密。

國際隧道與地下空間協(xié)會主席嚴(yán)金秀說，人類對地下空間的最早應(yīng)用就始于穴居。

遠(yuǎn)古時期，人類為保護(hù)自己免受自然災(zāi)害的威脅，開始利用天然洞穴居住。約50萬年前，北京猿人居住在自然條件較好的龍骨山天然溶洞中。在歐洲、中東、北非、日本等地都發(fā)現(xiàn)了距今2萬、3萬年前的古人類居住的洞穴痕跡。

人類到地面居住后，開始利用地下空間滿足居住外的多種需求，如墓葬、儲存、采礦、輸水等。不過，不管是地坑院還是卡帕多奇亞的“地下城”都告訴我們，穴居始終是一部分人類的居住方式，不管城市如何發(fā)達(dá)，它距離我們其實并不遙遠(yuǎn)。

地下穿行

70多年前，美國首都華盛頓的城市電車曾穿行一片被稱作“杜邦地下空間”的地方，但自1962年電車系統(tǒng)關(guān)閉后，這里多年來一直處于廢棄閑置的狀態(tài)。直到2015年，這個占地龐大的地下鐵道空間在保留的舊軌道上重新煥發(fā)了生機(jī)，從城市的陰暗角落搖身一變，成為新興的文化藝術(shù)地標(biāo)，音樂演出、視覺藝術(shù)展、攝影展、喜劇之夜等各類文藝活動不斷。與地上熱鬧繁忙的杜邦圓環(huán)區(qū)商圈相呼應(yīng)，華盛頓的居民也得以在地下感受城市的活力和脈動。

華盛頓杜邦圓環(huán)地下鐵道空間的改造，是美國將廢棄閑置的公共設(shè)施改造、活化再利用的一個縮影。近年來，隨著城市化水平的不斷提高，城市發(fā)展與土地短缺的矛盾愈加突出。向地下要空間，已成為不少美國城市解決土地資源緊缺的方案。

針對日益擁擠的城市空間，不少城市通過發(fā)展地下軌道交通系統(tǒng)，形成了四通八達(dá)的地鐵線路網(wǎng)。

1843年，英國人皮爾遜為倫敦市設(shè)計了世界上最早的城市地下鐵路系統(tǒng)，但直到10年后，英國議會才批準(zhǔn)在法林頓和主教路間修建一條長度不足6公里的鐵路。

1863年1月，世界上第一條地鐵正式運營，長4.8公里，在地鐵向公眾開放的前6個月里，乘客就達(dá)到了477萬人次。

隨后，歐美許多城市開始效仿倫敦，并在1890年前后開始了類似于現(xiàn)在的鐵道建造方法，即用液壓沖頭推進(jìn)的鋼箍鉆通泥土而建。

除了地鐵外，將市內(nèi)主要公共建筑和活動中心在地下連接起來，實現(xiàn)地上、地下空間立體協(xié)同的地下步行道系統(tǒng)，以及將高速公路隱藏于地下的隧道系統(tǒng)也成為現(xiàn)代城市克服“城市病”的重要布局模式。

紐約的著名地標(biāo)洛克菲勒中心地下步行道系統(tǒng)就是一大經(jīng)典案例。該中心的地下步行道系統(tǒng)將10個街區(qū)內(nèi)的零售設(shè)施、地鐵車站以及各種不同用途的大型公共建筑連接起來。中心最著名的中央下沉式廣場是供市民和游客休閑與餐飲的地方。廣場底部下降約4米，廣場四周建有通道，與周邊各建筑物均實現(xiàn)了地下連通。

美國南部得克薩斯州休斯敦市地下步行道系統(tǒng)也有相當(dāng)規(guī)模，連接了300多座大型建筑。整個通道里零零散散分布了眾多餐廳、禮品店、花店、銀行、自動飲料機(jī)，成為都市上班族應(yīng)對夏季高溫和冬季嚴(yán)寒的絕佳去處。

波士頓中心隧道工程，是美國利用地下空間解決城市環(huán)境問題的經(jīng)典案例。該工程于1991年開始動工，直到2006年其主體工程才算基本完成，投資達(dá)150多億美元，被當(dāng)?shù)厝朔Q為“大挖掘”。

它將波士頓城內(nèi)一條沿海灣而建的高架快速干道全線埋入地下，以消除高速路產(chǎn)生的噪聲、污染等對城市環(huán)境造成的影響。此外，還在原高架路的地上部分修建了一條綠色廊道，使之成為城市公共空間的一部分。波士頓通過修建地下路，解決了尾氣污染等問題，城市空氣狀況也大為改善。

為緩解洛杉磯地面交通擁堵狀況，美國硅谷知名企業(yè)家、特斯拉公司創(chuàng)始人埃隆·馬斯克2013年提出“管道高鐵”設(shè)想，并隨后成立鉆孔公司修建地下高速隧道。2018年12月，鉆孔公司在洛杉磯修建的一段測試隧道竣工亮相。2019年5月，鉆孔公司獲批設(shè)計和修建拉斯維加斯首條地下高速隧道，以緩解拉斯維加斯會展中心的交通壓力。按照合約，鉆孔公司修建的高速隧道包括3個地下車站、一條人行隧道和兩條車輛隧道，總長約1.6公里。

馬斯克的設(shè)想是，在地面上安裝汽車暫停的“托盤”，汽車停好后，托盤會下降到地底，將汽車在地底隧道間快速傳輸，最快時速可達(dá)200公里。這個地下隧道網(wǎng)絡(luò)將多達(dá)30余層，可傳輸汽車，也可傳輸超級列車。盡管一些工程和運輸專家對馬斯克的一系列設(shè)想和探索持謹(jǐn)慎和懷疑態(tài)度，但通過高科技開發(fā)地下空間以解決城市交通擁堵的前景仍值得期待。

戰(zhàn)略需求

為保障城市安全和可持續(xù)發(fā)展，地下空間的利用開發(fā)還廣泛運用于糧食、能源、水等基礎(chǔ)設(shè)施的布局。例如，美國紐約市的大型供水系統(tǒng)，包括一條長22公里，直徑7.5米的輸水隧道和幾組控制和分配用的大型地下洞室，全部布置在地下巖層中。

石油、天然氣等能源儲備對于國家的穩(wěn)定燃料供應(yīng)至關(guān)重要。美國能源部在得克薩斯州和路易斯安那州就建有多個戰(zhàn)略石油儲備設(shè)施項目。此外，美國還在得克薩斯州的克萊門斯洞穴建造了儲存液化天然氣的設(shè)施，在肯塔基州的馬拉松洞建有儲存液態(tài)丁烷的設(shè)施。

目前，最安全的核廢料儲存方法是將核廢料深埋在惰性的地下地層中，以免受地震活動的破壞，并減少對地下水等造成的潛在污染。因此，地下空間常被用于核廢料的儲存。

芬蘭西海岸的奧爾基盧奧托島，目前正在建造全球第一個“核墳場”，名為“翁卡洛”，芬蘭語意為“空心”。該設(shè)施位于地下420多米，建成后將成為全球成本最高、儲存時間最長的核廢料儲存庫，帶有放射性的核廢料可以封存在里面長達(dá)10萬年。有多安全？當(dāng)?shù)孛襟w稱，即使把儲存庫的鑰匙扔了也沒關(guān)系。

奧爾基盧奧托島上目前有兩座核電站，正在建造的地下核廢料儲存庫將耗資35億歐元。按計劃，芬蘭將于2020年開始在這個地下儲存庫存放核廢料，而整個工程將一直持續(xù)到下世紀(jì)20年代，到那時儲存庫裝滿核廢料后將被徹底密封。

芬蘭專業(yè)核廢料處理公司波西瓦公司2004年啟動這一工程。2016年，“翁卡洛”工程已建成一條蜿蜒5公里的隧道和三座用于通風(fēng)和人員進(jìn)出的立井，最終的隧道長度將達(dá)42公里。地下溫度和濕度都很低，這對于核廢料的安全儲存非常重要。

核電站使用后的乏燃料棒將被裝在鑄鐵中，再裝入銅罐密封，然后運到地下儲存起來。每一個銅罐周圍放置一層膨潤土作為緩沖，防止周圍巖石振動損壞罐體，并防止水汽進(jìn)入。在隧道封閉前，還將放入黏土塊和更多的膨潤土。

芬蘭工業(yè)電力公司新聞官圖奧希馬說，他們經(jīng)過15年的探測和論證，認(rèn)定在地表下500米處的巖石非常適合永久封存乏燃料。即便真的發(fā)生意外，或是未來某一天找到了更好的處理方法，也可以通過“挖礦”的方式把這些乏燃料取出。

在地球的另一端，美國內(nèi)華達(dá)州的尤卡山核廢料處置庫是根據(jù)1987年通過的聯(lián)邦法律《核廢料政策法案》建造的一座地下放射性核廢料儲存庫，用來儲存已經(jīng)使用過的乏核燃料以及其他的高放射性廢物。但近年來，由于資金缺乏，這一項目也遭遇暫停的尷尬境地。目前美國政府和核電廠只能將核廢料運往位于新墨西哥州的核廢棄物隔離先導(dǎo)廠進(jìn)行掩埋處置。

2017年，一本名為《不見日光的瑞士》的新書介紹了瑞士國土下有一個巨大的地下世界，包括36萬個私人地下掩體和2300個大型掩護(hù)營地。如果將這些地下空間排列在一起，相當(dāng)于一條從蘇黎世到德黑蘭的長3780公里的隧道。

其中最著名的，是被譽(yù)為“最高機(jī)密”和“防彈掩體”的聯(lián)邦委員掩體，它的正式名稱為“1102高地”，位于瑞士烏里州阿姆斯特格，二戰(zhàn)期間為防范納粹進(jìn)攻而建造。為掩體配備發(fā)電機(jī)的公司被要求要保證100年零配件的供應(yīng)與更換。2002年，這一掩體以“一塊黃油面包的價格”被出讓給瑞士黃金保險公司。如今，它存放著各類貴重物品，包括藝術(shù)品和黃金。

該書還介紹道，像聯(lián)邦委員掩體一樣，瑞士大多數(shù)地下掩體現(xiàn)在依然保存完整，改作他用，有的改成交通隧道、水力發(fā)電站，有的翻新成地下酒店或存儲機(jī)構(gòu)，還有的則用來進(jìn)行科學(xué)研究。

奧施瓦爾德和商業(yè)合作伙伴漢斯彼得·鮑曼就從瑞士軍隊那里租借了兩處軍事掩體，把其中一個掩體改造成奧施瓦爾德稱之為“瑞士諾克斯堡”的計算機(jī)數(shù)據(jù)中心，這個瑞士軍人曾經(jīng)準(zhǔn)備用來保衛(wèi)國家的地方，如今存放運行著“世界上最安全的計算機(jī)服務(wù)器”，為跨國企業(yè)和富人們各種商業(yè)的或私人的電子數(shù)據(jù)提供保護(hù)。

在“瑞士諾克斯堡”，奧施瓦爾德介紹說，建于掩體內(nèi)的數(shù)據(jù)中心通過內(nèi)部的絕緣管道提取冰川湖里的水，為服務(wù)器提供必要的冷卻，在一個房間里放著一臺巨大機(jī)器，用來過濾進(jìn)入掩體的空氣，能夠屏蔽核輻射、生化毒氣，“就像一個大型的防毒面具”。

一個計算機(jī)數(shù)據(jù)中心需要用一個核掩體來保護(hù)嗎？

奧施瓦爾德認(rèn)為有必要。“信息，或數(shù)據(jù)，今天來說等于一切。”嚴(yán)密保護(hù)那些數(shù)據(jù)不僅對保護(hù)公司商業(yè)機(jī)密極其重要，對個人客戶而言也大有意義。

前沿科學(xué)

“從古至今，科學(xué)家們一部分的關(guān)注點是一直往下，研究地球的內(nèi)部，希望了解地下是什么樣子，以及它又與地面有什么關(guān)聯(lián)。”地質(zhì)物理學(xué)家、加州理工學(xué)院教授珍妮弗·杰克遜說。

珍妮弗及其團(tuán)隊發(fā)現(xiàn)，在地心和地球的外核和地幔中間，也就是地下約2000公里的地方，有兩個巨大的神秘“腫瘤”，直徑約為1500公里，“它們可能與板塊運動、火山運動有關(guān)聯(lián)。如果對它們了解更多，就能夠部署非常大密度的地震網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，用地震波對地下世界進(jìn)行更高清的成像，了解行星內(nèi)部的結(jié)構(gòu)，這樣的話才能夠讓我們的自然變得活生生，并根據(jù)這些研究其他行星居住的可能性”。

對地下開展研究，一直是人類探索宇宙的重要手段。長久以來，深地下實驗室被認(rèn)為是進(jìn)行此類研究的最理想場所。全球現(xiàn)在有10多個地下實驗室正在建設(shè)和運行，容積從幾百到十幾萬平方米，巖石覆蓋厚度從幾百到幾千米。

大部分深地下實驗室都是在礦井的基礎(chǔ)上建立起來的，還有一些利用了隧道。

最著名的地下實驗室，當(dāng)屬歐洲核子研究中心大型強(qiáng)子對撞機(jī)所在的地方。它位于日內(nèi)瓦附近、瑞士和法國交界地區(qū)地下100多米深的環(huán)形隧道內(nèi)。在那里，無數(shù)粒子或許正圍繞著一個周長27公里的巨大環(huán)形設(shè)備，以接近光速運行，并劇烈碰撞。

目前，巖石覆蓋最深、宇宙線能量最小、可用空間最大的地下實驗室是位于中國四川的錦屏地下實驗室，它位于錦屏山隧道中間位置的地下2400米，由清華大學(xué)與雅礱江流域水電開發(fā)有限公司合作修建，2010年底建成投入使用。2014年的二期工程使其實驗空間由原來的4000平方米增加到30萬平方米。

地下社區(qū)

在先進(jìn)科技和現(xiàn)代建筑工程技術(shù)等的加持下，全球近年來出現(xiàn)了眾多大型地下建筑，包括公共圖書館、大學(xué)圖書館、會議中心、展覽中心以及體育館、音樂廳等地下設(shè)施，以應(yīng)對城市用地日益緊張的現(xiàn)狀。比如不少美國高校就注重向地下拓展空間，如加州大學(xué)伯克利分校、哈佛大學(xué)、伊利諾伊大學(xué)等大學(xué)的地下或半地下圖書館。

近年來由于天災(zāi)愈加頻繁，越來越多的人開始未雨綢繆，地下社區(qū)也悄然興起。“Vivos Xpoint”地下社區(qū)位于美國南達(dá)科他州黑山附近，據(jù)稱是目前地球上最大的地下社區(qū)。這里曾是一處美國陸軍用于儲備彈藥的基地，據(jù)統(tǒng)計，該基地由575個軍事地堡組成，可容納至少5000人居住。如今這里被改造成了包括學(xué)校、醫(yī)療診所、劇場、花園、健身房、水療中心等各類生活設(shè)施的地下社區(qū)。

電影、小說對于地下空間的想象和利用層出不窮，也帶火了“地下”旅游。不少城市都開發(fā)了依托廢棄地下隧道或地堡的游覽項目。美國西弗吉尼亞州的豪華酒店The Greenbrier就隱藏了一座神秘的地下碉堡，據(jù)說這里曾是冷戰(zhàn)時期美國政府為國會議員開辟的應(yīng)急藏身之地。

如今，這家酒店專門開發(fā)了特色“地堡游覽”項目，向任何有興趣重溫那段歷史傳奇的人開放。

居住、儲存、旅游、社交、軍事、科研，你所能想到的，以現(xiàn)在的科技手段，似乎都可以在地下進(jìn)行。“但我們不是要搬到地下去，地下空間應(yīng)該與地面形成一個整體，各自發(fā)揮優(yōu)勢。地下空間無限，通過地下空間改善地面的環(huán)境，把地面還給綠色，優(yōu)化我們的生活，”嚴(yán)金秀說。也許，這才是“地下生長”的終極目的。