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一种月球显然缺乏的必需品就是水。我们都知道，月球表面的暗斑一度被认为是海水，就像它们看上去的那样。阿波罗11号着陆于“静海”。这些暗色区域其实是凝固了的广袤的古代岩浆。月球表面严酷的环境让任何处于月球表面的液态水都会快速气化，消失在真空中。也许月球表面的低温可以让水保持冰冻状态，但是冰冻的前提是这些固态水不会直接接受太阳光的照射。另外，虽然我们经常说到“月之暗面”，但事实上月球是没有真正意义上的暗面的。整个月球表面都会接受太阳的照射。
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有些证据表明，月球表面看起来是深坑的地方可能潜藏着固态水，一系列实验结果也都显示出水存在的特征。但是，月球上到底有没有水依然不确定，即便有水存在，可以利用的水可能也不足以支撑人类聚居。这肯定是个大问题。即便最大限度地循环利用，水肯定也会被渐渐耗尽。在科幻作品的描绘中，月球上的移居者虔诚地利用每滴水，基本上像对待金子一样对待水。事实上，这些水远比金子宝贵。如果从地球上输出供所有月球移居者日用、耕作的水，必然造成巨大的经济负担。
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最好的情况可能就是找到一个有许多固态水的彗星，并把这个彗星带到月球表面。这个方法听起来在技术上非常难以实现，其实它和在月球上建立聚居区的难度不相上下。我们已经实现过在彗星上作业，美国国家航空航天局也预估过捕获小行星并把它送入月球轨道的可行性。向月球聚居区送水可以利用类似的方法。
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月球表面的另一种非常稀缺的物质是氮气。月球移居者需要氮气，因为我们需要把它和我们带上来的氧气混合，以产生我们平时呼吸所需的空气。另外，氮气对于农业也非常重要。作为空气的主要成分，氮气在地球上十分常见，但在月球上却非常稀少。同样稀少的还有植物生长必需的碳元素。因此，就像水一样，把这些资源运送到月球上是非常困难的。
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月球的经济效益在于，月球上有些珍稀的资源可以被开发，比如氦–3，这种惰性气体的同位素在地球上非常稀少。它是核聚变反应堆的重要原料。另外，月球表面有大量直接受太阳光照射的地区，如果把这些能量汇聚起来并加以利用，将成为新型的太阳能。但其技术难度高，成本效益低。
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有人说，能征服月球并在月球上定居的人都是有开创精神的人。所以，月球上的居民将通过出售他们的精神资本、销售理念和心理辅导为生。这或许有一定道理，但是很难预见这群特殊的月球人会有足够强的创新性和足够高的效率，来支持他们在月球上生活的庞大开支。而且，在遥远孤独的月球上生存需要一定的冒险精神，在月球上成功经营商业所需的开创精神并不等于在那里生活所需的冒险精神。我们可以想象一下微软和苹果公司的那些极客，他们吃比萨、喝咖啡就能快乐地熬通宵干活，但这些人绝不是探险家。
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不论我们多么想让科幻作品中的场景变成现实——我个人也有这样的期待，但移居月球都不是一个经济的策略。人类必然会在月球上有更多的探索和发现，但上文中我们的那些美好设想更有可能在其他对人类更具有长远意义的星球上实现，比如火星，而不是月球。把月球看作潜在的聚居区，就如同把撒哈拉大沙漠或者死谷看作潜在的聚居区一样，设想在上面建立城市简直就是天方夜谭。相比之下，月球更加荒凉，也更加不适合人类生存，而且生存成本更高。移居月球也许是个很吸引人的想法，但实现起来很难。
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当我们有能力登上比月球更远的星球时，我们将面临一个新问题：宇航员和地球的距离更远了。宇航员和地球的距离越远，无线电信号传输所需的时间就越长。无线电信号需要4分钟才能从火星到达地球，需要4年才能从最近的恒星到达地球，这意味着更进一步的太空探索需要更先进的通信技术。
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100亿个明天：科幻技术如何成真并塑造人类的未来 第14章 即时通信
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作为一个科普作家，我常被问到是如何进入这一行的。科普兼顾科学和科幻，从科幻的角度看，它能给科学带来灵感。科幻作家詹姆斯·布莱什提出的“狄拉克发射机”激发了人们对物理研究的好奇心，这个仪器可以实现即时通信。即时通信在文学作品、电视剧、电影中经常出现，因为要管理一个大型的星际帝国或联邦，即时通信不可或缺。但让我感兴趣的不是这个技术在政治管理上的应用，不是它背后的科学解释，也不是它的即时性，而是信息比光的传播速度还要快所带来的出人意料的结果。
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“情理之中，意料之外”是所有小说的核心要素，这当然也让科幻作品更加引人入胜。如果所有的情节都在意料之中，那么结局肯定无聊至极。对我来说，科普最有趣的部分就是量子理论、相对论、无穷大和时间旅行。在我演讲时，总有观众提出这些方面的问题。它们往往能给观众带来“情理之中，意料之外”的认识，这恰恰也是狄拉克发射机一开始吸引我的原因。
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当然，科幻作品中的通信技术不总是包含类似即时通信的科技巨变。《星际迷航》刚上映时，那里面的通信仪器看起来棒极了——不论你身处何地，口袋大小的通信仪器可以让你和任何人通话。而当时真实物理世界中的人们几乎不可能即时联系。除非你知道某个人的具体位置，不然你没法给他打电话，那时候只有固定电话。如果你约某个人见面，又临时有事走不开，你是没办法第一时间通知对方的。那时候也没有能分享图片的社交网站和可以一起发表评论的弹幕网站。（所以那时候也挺好的。）
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虽然现在比《星际迷航》中的时间设定早了250年，但是不仅电影中的通信设备成了现实，而且我们还有所超越。（原始版本的时间设定是23世纪60年代，即电影首映的300年后。）《星际迷航》前几部非常善于预测即将面世的产品。此外，想想船员们随身携带的那些笨重的电子仪器，还有斯波克先生经常使用的笨重的存储设备，我们现在的平板电脑可方便多了。柯克舰长只能和特定的船员打电话（而且还得花费大量时间调整信号控制器），而我们现在可以用智能手机、电脑及各种信息设备和世界上的任何人通话。通信设备并不仅限于交流，对于现在的智能手机来说，打电话只是最基本的功能之一。
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影片中通信设备的设计和现实版本如出一辙，只不过现实版本的功能更强大。用翻盖保护设备的想法首先在固定电话上实现，然后又出现了翻盖手机。我不得不承认，第一次拥有一部翻盖式红色固定电话时我欣喜若狂，就像《星际迷航》的情节发生在我家一样，即便电话翻盖时并没有影片中的“嘟”的一声。现在，翻盖设计基本已退出历史舞台了。
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从现在的角度预测未来是非常困难的，上面说的手机就是一个很好的例子，这也是科幻作品不等同于未来学的一个原因。在20世纪60年代，对讲机是唯一一种便携式通信设备，它没有屏幕，也不能实现多方交流，除了不能拨号之外和电话没什么区别。所以，即便设计得再前卫，科幻作品的想象还是跳不出这个原型。
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电影里的通信设备利用原始的电波原理仅能在有限的范围内使用，这样的通信设备能有多强大呢？在20世纪初，这样的设计无疑非常耀眼，那时候大家总想着用无线电做各种事情。如果一个东西能够实现远程交互，它就会显得独树一帜。但是，这些科幻作品都是基于当时的科技水平上的。摆在现代科幻作家面前的一个更有意思的挑战则是星际通信。
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每当作家把主角放在宇宙深处或者银河系之外，有点儿科学背景的人都会意识到一个问题。信息的最快传播速度是光速，它可能是调制激光器发出的可见光，也可能是低频无线电波，但其上限必然是每秒18.6万英里。光从不懈怠或偷懒，但广阔的星际空间使基于光的交流产生了问题。光需要4年才能从地球到达离太阳最近的星体——比邻星，因此单向的信息传播需要4年，双向传播则需要8年。而从我们的星系到最近的仙女座星系，单向的信息传播需要250万年。
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如果想让故事的逻辑合理，科幻作家就需要想出办法绕过光速的限制，即通过一些还没有实现的技术或利用比较模糊的物理概念，让信息在任意距离间实现即时（或者近似即时）传送。因此，《星际迷航》用所谓的“亚空间通信”的概念，实现了任意舰船之间的交流。它的机理从未被明确阐述，似乎相当于某种平行空间——在真实空间里相距甚远的两点在平行空间里的距离可能非常近。亚空间里充满着连接宇宙不同位置的虫洞矩阵，虽然这个概念非常好用，但却不能用已知的物理理论进行解释。
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其实，费尽心思地为即时通信设计出“亚空间”这个概念，这在科幻作品中已经难能可贵了，特别是跟那些天马行空的电视剧和电影相比。很多作品都想当然地假定，人们可以在任意的地方用无线电进行通信。然而，有两个作家为合理地实现即时通信颇费心思，一个是在本章开始提到的提出狄拉克发射机的詹姆斯·布莱什，我们接下来还会提到他，另一个是提出安塞波的厄休拉·勒吉恩。
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勒吉恩是20世纪70年代红极一时的科幻作家，她理应得到更多的认可，因为即便在今天，她的故事看起来依然逻辑顺畅、合情合理。“安塞波”是一种超光速通信设备，勒吉恩提出的这个概念基于“同时性”，它可以把独立的宇宙模块——所有的时空——联系起来。过去、现在、未来都是四维模块，我们感受到的随时间而发生的变化都是幻觉。
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勒吉恩也指出，安塞波的一端必须是质量非常小的物体，这反映出通信是借由引力实现的（但她没有意识到，按照经典的相对论，引力最快只能以光速传播）。安塞波只能发送简单的文字信息，类似手机短信的前身，但把它和一个真实世界的物体进行类比并没有什么意义，因为这个仪器背后缺少必要的逻辑支撑。“安塞波”的概念被其他一些科幻作家借用，但他们都没有真正地理解这个概念，他们以为安塞波就是某种曲速引擎或者时间机器。
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詹姆斯·布莱什的狄拉克发射机首次出现在他于1954年发表的短篇小说《嘟》（Beep）中，但对狄拉克发射机最好的描述出现在布莱什的中篇小说《时间的梅花阵》（The Quincunx of Time）里。（“梅花阵”原本是一种西方人发明的园艺设计方式，在矩形的4个角种上4棵树，在矩形的正中间种上第5棵树。但是，除了喜欢它的发音以外，并不清楚布莱什为什么用它做标题。）
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狄拉克发射机背后虽然没有很多的科学支撑，但布莱什试图比较详尽地解释这其中的机理。在20世纪四五十年代，正电子经常在科学新闻里出现，所以这个概念也出现在艾萨克·阿西莫夫笔下的机器人和布莱什提出的狄拉克发射机中。英国物理学家保罗·狄拉克首先提出正电子的概念，这是他成功结合量子理论和狭义相对论提出狄拉克方程式的附属物。这个方程式解释了电子在相对论速度下的表现，但它也有一个令人挠头的缺陷。
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