怎样最廉价地体验外星生活？钻进滚筒洗衣机

编者按：体验外星生活得花多少钱？用传统的方法去一趟火星，大概人均花费100亿美金，按照Elon Musk的设想需要20万。就算你希望死后能埋在月球，根据太空殡葬公司Elysium Space的报价，送1克骨灰上去也得$9950。

其实，完全不用这么复杂。只需一台滚筒洗衣机，往里一钻，开机——好，欢迎来到拉里·尼文笔下的“环形世界”！

圆环形状的世界是科幻史上相当经典的构想。无论是拉里·尼文想象中能围绕一颗恒星的上帝工程，还是像《极乐空间》里那样，在地球轨道上建造一个方寸大小的天上人间，道理都是一样的。

环形世界自转就向滚筒洗衣机一样，把里面的所有东西甩到它的内壁。世界自转的向心力就相当于人造重力，只要世界的半径和转速合适，完全可以让住在环形世界内壁的人有和地球上一样脚踏实地的感觉。也就是说，在一间小屋子里，你几乎没有办法区分自己生活的世界是哪一种样子。

你怎么知道世界是个滚筒？

那么一个诞生在环形世界的文明，要走多远才能发现自己生活在怎样的世界呢？

你可能会想，如果世界真是个大滚筒，那么走出门不就能看到远处的海向天空卷起了吗？如果世界足够大的话，那么在陆地上还是可能会看到海平线的，因为万有引力说不定还是足够把周围的海面变成一个缓坡。走得足够远的航海家，会看到海面向天空卷起，那样的话他们或许会认为世界是一个大碗，而大陆在碗底。那么在环游世界还遥不可及的时代，住在这个世界上的人们是否还有别的线索能得知世界的形状呢？

当登山者攀登一座很高的山时，他会发现自己越变越轻，盆里水面的波动也变得越来越柔和，这样的变化和海拔高度成正比。让我们回想一下中学学过的圆周运动模型，圆周运动的向心加速度——也就是这个世界的“重力加速度”——大小等于自转角速度平方乘以圆周半径，所以说到达的高度越高，离圆心越近，半径越小，感受到的“重力”就会越小。他们的科学界对重力存在的原因一定也有很多假说，在这之中也一定会有人将这一切联系起来，意识到世界真正形状，即使还不能亲眼所见。就像在我们的世界一样，思想总会比脚步走的更远。

有这么一位指挥海战的军官，面临的战局很不乐观，制海权在对方手里，在苦苦寻求突围的时候，他留意到了一个奇特的现象：敌军发射的迫击炮弹轨迹总是有一个微弱的偏离，但落地点却又没有什么误差，这和风力无关，绝不是偶然现象。

在地球上有一种被称为“地转偏向力”的现象，也称为科里奥利效应，导致北半球运动的物体向右偏移，南半球向左偏移。道理很简单，如果你从一个正在旋转的圆盘中心走向外围，由于圆盘各部分线速度不一样，以圆盘这个旋转体为参照系，就会观察到你偏离原有方向，仿佛受到外力作用。和“惯性力”、“离心力”一样，这个“力”并不存在，只是惯性作用在非惯性系体现，但我们可以引入这个虚拟的力来方便思考。

环形世界的自转轴平行于地面，这和我们站在地球上的情况不同，所以科里奥利效应会体现在另一个方向。人们有可能会看到垂直于地面的台风，仿佛天空的一只巨大的独眼，那个场面想必是相当震撼的。

再举一个例子，来往于大陆之间的海上行商会恼火于他们的单摆挂钟总是不守时，但来检修的钟表匠却发现不了任何问题。这种误差很有规律，当船往一个方向行驶时钟会变快，另一边则会变慢，这说明误差不是钟本身的问题，一定是来自于外界。

单摆的周期显然与摆长和重力相关，和振幅，摆球质量无关。当船向自转方向行驶时，当然会有比世界自转线速度更大的速度，那么船受到的“重力”就会变大，这就会导致单摆周期变小，时钟变快，反之亦然。

巨眼一样的台风，诡异地偏离目标的炮弹，被船速影响的时钟，这种种的奇观或许在很长时间内都会被当成神迹，但最终会被理解。当科学发展到量化时代后，这所有的现象都可以准确告诉人们世界的形状、大小，以及转速，不仅仅满足人们的好奇心，也会对社会和历史带来更深远的影响。

环形世界能有多大？

更有意义的问题其实是——这个世界最小能有多小？

《极乐空间》展示了一个非常美丽的环形世界，它极为精致，绝对能算是“世界”：人们看到的是真实的天空，飞船可以直接从太空飞进来，而不需通过任何障碍。换句话说，这个太空城的居住区是开放的。

粗看好像可行，自转的人造重力也像滚筒洗衣机那样把空气甩在内壁上不至于跑掉，从而制造开放却不流失的大气层。但是，人类要正常生存，只有空气是不行的，还必须有合适的大气压。这就意味着环形世界边缘也得造起高墙。

那么这堵高墙要多高，才能让世界有正常的大气压？

假设大气密度始终不变，且世界半径大到可以一定程度上把重力作为常数，那么，气压为零的高度显然就是大气层上界，也就是墙的高度。通过计算，围墙至少得有8000米高。

问题就在于，真正的空气密度与温度，湿度，压强都有着确定的关系。这样算下来，大气层至少也得40多公里高，考虑到“重力”也随高度变化，围墙高度更是难以想象。所以，如果要让环形世界有真正的蓝天白云，恐怕就真是得有像拉里·尼文描写的上帝工程了。

虽然大气并非均质，但海洋环境和“均质大气”的假设非常类似，海水的密度虽然也和压强与温度有关，但相比于气体，几乎可以忽略。

在地球上，浮力和水深几乎没有关系，往水里扔一个东西，要沉就一定会沉到水底。这是因为浮力的本质是水在不同深度压力差导致的，水压和水深成正比，压力差和深度没什么关系。

但是在环形世界，尤其是半径不大的话，重力就不再常数了。而重力本身和水深也有关系，于是，浮力的大小将会随着深度发生变化。你向水里扔一块石头，它不一定会沉底，而是有可能悬浮在某一个深度上。

靠浮力获胜的战争

这件事到底有什么意义？它让我们重新去思考环形世界里发生的海战。失去制海权，处于弱势的国家和强大的敌国相隔一条海峡，正面怼敌军舰队显然是以卵击石，但如果只有他们知道世界形状这个情报，或许还有可能利用这一点，开发出一种奇妙的武器来扭转战局：

它看上去和水雷没什么区别，但是可以通过打开空腔进水和抛弃金属小球来增加和减轻自重。根据世界的物理模型，可以算出水深和浮力的关系，换句话说，这种水雷在不同的自重下，会稳定悬浮在不同的水深。

还可以有简单的动力系统——比如发条、压缩气体。工程师可以设计内部的机关，使得它在潜航过程中适时调节自重，也就是在合适的地点调节所处深度，从而避开航线上的障碍物和敌军侦查，直到抵达敌军港口。就这样，弱国的军事工程师在这个时代，就已经发明了具备弹道制导功能的武器。我们可以称之为“浮力制导炸弹”。

浮力制导炸弹的引爆方式可以由水压和时间这两个要素来触发。这样的话工程师同样要了解世界的大小和转速，从而知道水深和水压的确定关系，让炸弹在设计好的深度引爆。炸弹潜航到敌军军港后，时间恰好触发最后机关——直接抛弃所有金属配重小球，炸弹迅速上浮，从底部将敌军停泊在军港的军舰全部摧毁。

在科技不发达的时代，这样的做法就像日本二战时的气球炸弹一样。后者是世界上第一种洲际攻击武器，虽然不够精确，但只要有一定数量，仍然可以达到战术目的。同事，这也会让强大的敌国消耗额外的资源，重新构想反制手段，从而为弱势的一方赢得宝贵的喘息时间。

所以，探究世界的真相，远不仅仅是满足人们的好奇心。

环形世界中，阶级仍然存在

我们的世界存在地理差异，有些地方有资源，有些地方是战略要冲，有些肥沃，有些贫瘠。正是这些不平衡让人类的历史不是一潭死水，权谋、战争、革命轮番上演，把人类的史书装点得波澜壮阔又血迹斑斑。

在环形世界，地理造就的不平衡同样存在，他们的历史同样不会顺风顺水。最直接的不平衡就是重力。如果把环形世界离圆心的距离叫做“纬度”，显然纬度越高，重力越低，如果环形世界的地表也不是一马平川，而是有高原和低谷的起伏，就会有截然不同的、以重力来划分的地理差异。

这样的世界上会上演怎样的故事？大可以天马行空地去想象。假设有个种族叫高岭巨人，他们只能生活在高原上，因为平原和低谷的高重力会让他们沉重的身体举步维艰。如果他们也像《进击的巨人》里那样是人类的天敌，那么生活在其巨大阴影下的人类，恐怕就不是躲在高墙里还能遥望远方的广阔天地，而是只能困在一个封闭的盆地或低谷里坐井观天。

在这样的境况下，“自由”会不会比我们想象的更具吸引力？因为井口以外不仅有从未见过的世界，还能让你摆脱重力的拖累，在广阔的天地尽情奔跑。为了这个遥远又触手可及的梦想，也许这个世界也会有自己的调查军团，也会有“为人类未来而献出心脏”的誓言，更加壮烈辉煌的为自由而战的传奇故事。

或许在地底的更深处，重力更高的地方，生活着比我们更小的人。他们长得太小，散热过快，无法适应地表的温度变化，仅仅是地表的低重力和季节温差就会给他们带来无数挑战。但是，我们习以为常的环境，在他们的眼中却是一片极为广阔的未知新世界，充满着无数激动人心的冒险，这些同样也是无比精彩而又幸福的想象。

即使只有人类，世界大同的愿望也不会那么容易就实现。在现实中，划分社会阶级的要素很简单，就是对稀缺资源的占有。

在环形世界，高纬度地区显然要比低纬度地区要少，而“最适重力”就成为了稀缺资源，那样的话，富人占据舒适的高原，享受着轻巧的身体和更不费力的劳动。而再往后，科技的发展恐怕还会增大这种差距。低重力下的医疗，交通等等都会有更加明显的优势。不同纬度的生产效率，财富积累速度都截然不同，这些都必然埋下了阶级对立的种子。

到了科技更发达的时代，建造联通环形世界直径的工程，从地面上看就像一座通天高塔， 也许就可以不受制于地理条件，而是在各种纬度建造真正的天空之城。同时，社会也会区分得更加明显：不同的纬度，因为不同的重力而有不同的地价，社会的财富划分只要看你住在哪个纬度就一目了然…….

也许有一天，环形世界上的人们和我们见面了，彼此都会惊讶于各自的历史是如此不同，又如此相似。我们都有对世界真相曲折而漫长的求索，在迷雾中努力建起理性的殿堂；都有对自由的渴望和抗争，有着闪耀着人类精神的传奇故事；也都有着敌对、贪婪和互相掠夺，同样的人性在截然不同的世界里，演绎了各自的轨迹。

我们在不同的摇篮里开始自己的历史，也会在最终远远地回望自己的摇篮，然后走向更远的地方。当我们走的足够远时，也许会觉得，人类的渺小也是如此幸运，因为只有这样，才能拥有如此多激动人心的发现，有如此多精彩的故事。

- 本文首发于《科幻世界》“不存在日报”专栏 -

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📃| 责编 | Raeka

🖋| 作者 |王腾，未来局签约作者，统计学硕士在读，目前作品有《夏日往事》，《距离的形状》等。