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  • 13May

        顧名思義,科幻小說是「科學 + 幻想 + 小說」的結晶品。雖然我們不能以「科學」在字面上排於首位,即認為科學在重要性上也居於三者之首,但科學成分對於科幻小說的重要性,顯然也毋庸置疑。然而,坊間不少打着科幻旗幟的作品,正在這一點上最為薄弱。

        簡單的邏輯是,作為一種文藝體裁,出色的科幻小說本身必須是一篇出色的小說。但反過來說,一篇出色的小說卻不一定是一篇出色的科幻小說。其中的關鍵,當然是科幻小說中所包括的科幻意念,以及作者對這一意念的探討和發揮。

        從字面上看,所謂「科幻意念」,自然是「科學 + 幻想」所衍生的意念。其中有「科學」的部分,亦有「幻想」的部分。但在實際的創作中,兩者必須緊密結合。而最高的境界,是達到天衣無縫、混為一體的地步。拙劣的科幻小說,亦往往在這一點上栽倒,也就是故事內容中的科學歸科學、幻想歸幻想,兩者幾乎毫不相干。

        基於這一分析,本文的主題雖然是「科幻中的科學」,但在討論這些「科學」時,將無可避免地涉及「科學意念」的範疇。當然,筆者會盡量分清其中的科學部分和幻想部分,從而使我們更清楚地看到它們在小說創作中的微妙關係。

    科幻不是科技預測
        首先要澄清的一點是,一些人以為科幻小說是一種科技預測(Technological forecast)的智力遊戲。不錯,在過去一個世紀多的科幻作品中,不少預測都成為事實。其中最著名的有凡爾納(Jules Verne)的深海潛艇、威爾斯(H. G. Wells)的坦克、空戰和死光、根斯巴克(Hugo Gernsback)的視訊電話,以及眾多小說有關太空飛行、電腦化、機械人和生物工程學等的描述。但我們要弄清楚的是,科技預測既非科幻小說的任務,更非科幻小說的終點。

        更確切地說,科技預測充其量只能是科幻小說創作的起點,單單預測一項新科技是無法構成一篇引人入勝的小說。真正引人入勝的,是深入探討這項新科技所會帶來的影響。近年來,人們對科技應用的日益關注,產生了一門稱為「科技評估」(Technological assessment)的研究領域。在某一個意義上,不少優秀科幻小說所進行的,正是一種「未來科技評估」(Assessment of future technologies)的工作。但這種「評估」不能枯燥乏味,而必須具有豐富的娛樂性。

        不過,無論我們在從事認真細緻的「未來科學評估」,還是只想寫一篇輕鬆奇趣的科幻小品,我們都必須對科技和它的母體─科學─有一基本的認識,否則構思出來的故事必會錯漏百出,甚至根本不能成立。

    「咔蓬」一聲與激光橫飛
        舉一個簡單的例子。例如我們在一本科幻小說中讀到一場星球大戰的描述,其中一句卻道︰「敵方的一艘太空船被我們的光子魚雷擊中。『咔蓬』一聲的炸了開來。」讀到這樣的描寫,稍有科學常識的讀者都必然報以噓聲。因為我們知道,聲音必須有賴空氣(或其他介質)來傳遞。太空中沒有空氣,又何來「咔蓬一聲」呢?

        如果上述有違科學的描述只在描述一場太空大戰中出現也還罷了,但試想想,如果我們描述一個天才罪犯發明了一支能殺人於無形的聲波槍,後來他逃到月球,並以這支槍在月球表面跟追捕他的警方「火拼」……。這將是多麼荒謬的一篇創作啊!

        另一個有違科學 — 卻也最被人忽略的例子 — 是我們在星球大戰式的電影中,常常見到的「激光橫飛」的景象。要知光線只有落在我們的視網膜之上才可被我們感受到。也就是說,一束激光在我們的眼前掠過的話,那怕光束有多強,如果其間沒有塵埃把光線散射到我們的眼中,我們將甚麼也看不到!太空中沒有空氣也沒有塵埃,則大戰即使如何激烈,如果用的主要是激光武器,則我們應該甚麼也看不到才是。

        可惜的是,荷李活的科幻電影為了營造效果,都漠視這上述的基本常識而到處「咔蓬」並「激光橫飛」!

        再舉另一個例子。不少UFO目擊報告中,都說所見的「飛碟」能夠在極高速飛行時作接近九十度的轉彎。假設一本描述「外星人駕駛飛碟侵略地球」的科幻小說也作出同樣的描寫,並描述故事的主人翁如何潛進其中一架飛碟以進行破壞,則作者必須作出解釋,為何主人翁的血肉之軀,在飛碟急速轉彎時不會被巨大的離心力壓成肉醬?

    凡爾納也犯錯
        不要以為只有二、三流的科幻作家才會寫出有違科學的東西,即使是科幻大師也有失手的時候。其中最著名的,正與方才提及的加速力(離心力是加速力的其中一種表現)有關。

        凡爾納於一八六五年發表的《從地球到月球》,可說是描述人類如何以科學的方法前往月球的首部作品(我國的嫦娥奔月可說是以非科學方法「登月」的代表作)。但凡氏構思的方法,嚴格來說並不科學。

        如何克服地球的引力衝出太空?凡爾納當時其實面對兩個選擇︰火箭推進與砲彈發射。但當時的火箭技術原始而砲彈技術發達。凡氏對火箭推進沒有信心,於是選擇了後者。他沒有深入考慮的是,要令「砲彈太空船」達到地球的「逃脫速度」,太空船發射時所產生的巨大加速度,將會使其內的船員壓成肉醬!

        聲波和光線的傳遞,以及加速度的作用等等,其實並非甚麼高深的科學原理,但我們在創作時若不以科學的頭腦考察問題,便很容易弄出笑話,貽笑大方。

    月球跳高
        月球表面的引力只是地球的六分之一左右,這似乎是十分簡單的一項常識。按此推論,一個在地球上重六十公斤的人,在月球上只會重十公斤左右。好了,假設這人是一名徒手跳高的好手,而在地球上的跳高紀錄是一點五米,則我們是否可以憑此推論,在一個「月球奧運會」之上,他可以跳過九米(1.5 × 6 = 9)的高度呢?

        你若在一篇科幻小說中作出這樣的描寫,對不起,你可大錯大錯了。為甚麼?因為這名運動員是有身高的!也就是說,他在地球上越過了一點五米的高度時,並沒有把他的重心提升了一點五米之多。一個人的重心大概在他的胸腹之間。而假設這位運動員的重心離地一點二米,則他以「背越式」的跳法越過一點五米時,其實只是將重心垂直地提升了零點三米多一點(為了方便,讓我們暫時把因身體厚度所引致的這「多一點」忽略不計)。

        在月球上,運動員的體重只剩下地球上的六分之一。以同樣的氣力,他應該可以把重心垂直地提升六倍的距離,亦即一點八米(0.3 × 6 = 1.8)。由於重心本身的高度是一點二米,亦即他可以跳越的高度只是三米(1.2 + 1.8 = 3),而非我們原先計算的九米!

    坦克般大的蜘蛛
        同樣需要作出一點計算的,是科幻小說中的變大和縮小的描述。

        先說變大,在五十年代的一些荷李活B級科幻電影裏,曾描述一些體積細小的動物,由於受到核輻射的影響而變成龐然的怪物。例如一隻蜘蛛便可變得如坦克般大,並到處追噬人類。姑不論核輻射的這種影響是否有科學根據,但大如坦克的走動自如的蜘蛛,本身便是有悖情理的一回事。

        讓我們先不考慮如蜘蛛這般複雜的物體,而只是考察一個簡單的立方體。若我們把立方體的邊長定為一個單元(這個單元的實際長度是甚麼並不重要),則立方體任何一面的面積自是等於1 × 1亦即「一平方單位」,而體積則是1 × 1 × 1亦即「1立方單位」。

        你可能有點不耐煩了。這不是連小學生也懂的數學常識嗎?但且慢!讓我們把這個立方體的邊長擴大一倍看看。如今每邊的長度是2,但每一面的面積和整體的體積又如何呢?不錯,即使是小學生也會算出,面積是2 × 2 = 4,而體積則是2 × 2 × 2 = 8。

        若邊長不是原來的兩倍而是三倍,則面積會是3 × 3 = 9,而體積則是3 × 3 × 3 = 27。

    平方 / 立方定律
        毋須再擴大下去,聰明的你當會看出,一件物體的長度被放大N倍時,它的面積 — 包括表面面積或任何切面的面積 — 將會放大N的二次方這麼多倍,而體積則會放大N的三次方這麼多倍。還有的是,這一關係並不受物體形狀的影響。物體可以是立方體、球體、金字塔、不規則體或甚至是一隻蜘蛛!

        好了,就讓我們回頭看看這隻可怕的蜘蛛。假設蜘蛛的長度被擴大為一百倍,但我們有沒有想過,牠的體積從而增加為不是一百倍而是100 × 100 × 100等於一百萬倍!而假設牠的平均密度(即構成的物質)不變,牠的體重也應該增加為一百萬倍之多。不錯,支撐起這一體重的八隻蜘蛛腳也被擴大了,但每隻腳的橫切面積增加為多少呢?只是100 × 100等於一萬倍。簡單的結論是,以增加為只是一萬倍的承托面積,來支撐增加為一百萬倍的重量,這頭蜘蛛一早便會被自己的重量壓垮,哪還可以四出噬人?

        也許你會爭論說,方才認為蜘蛛的平均密度不變這個假設可能不成立。可能密度降低了,因而體重沒有增加得這麼多?但以一萬倍的承托面積支撐一百萬倍的重量,你道密度要降低多少?如此「稀薄」的一頭蜘蛛,恐怕要探測到牠的存在也會是一項困難呢!

        也許組成蜘蛛的物質在擴大的同時變得堅固起來呢!你可能仍不肯放棄並提出這個假設。但不要忘記,變得堅固一般表示密度更大,亦即蜘蛛的體重將變得更高!此外,如此堅固的物質已沒有可能是血肉之軀。我們倒不如構思一隻由精鋼製造的機械蜘蛛好了!(老實說,要今天的科學家製造一隻如坦克般大而走動自如的精鋼蜘蛛,在承托方面也很成疑問呢。)

        上述有關物體大小與其面積 / 體積比例變化的關係,便是有名的「平方 / 立方定律」(Square Cube Law)。它解釋了為甚麼在自然界中,我們找不到如大象般巨大的螞蟻,或是像螞蟻般細小的象形生物。

    縮形術的問題
        談到像螞蟻般小的象形生物,讓我們繼而看看科幻小說中有關縮小的描述。其中最著名的,當然是描述把人和潛艇都縮小到細胞般大,而潛艇如何漫遊人體內部的六十年代科幻電影《神奇旅程》(Fantastic Voyage)。不過,對於年輕的朋友,較為熟悉的可能是這部電影的八十年代版《零度空間》(Inner Space)。

        經典科幻電影《2001太空漫遊》的原作者是科幻大師亞瑟‧克拉克(Arthur C. Clarke),這是不少科幻愛好者都知道的一回事。但較少人知的,是差不多於同一時間(一九六八年)上映的《神奇旅程》,參與劇本製作的同樣是一位科幻大師:以撒‧艾西莫夫(Isaac Asimov)。而艾氏除了把劇本改寫為小說出版外,更在他的一篇科學散文中,詳細地分析了小說背後的科幻意念。這篇分析,可說是說明科學思維對科幻小說的重要性的最佳教材。

        在文章中,艾西莫夫問︰科幻小說中的縮形術(Miniaturization)在科學上能否說得通呢?從最基本的概念出發,他認為要把一個人縮成一隻螞蟻大小,原則上可以有三種方法:

        (1) 壓縮法:即原來組成這個人的物質全然保留,而這個微型人將有數十公斤重,密度比金還高。不用說這是完全行不通的方法。

        (2) 減縮法:亦即把絕大部分的物質拿走,而微型人的最後質量,將會跟一隻螞蟻差不多。但問題是,我們若在細胞的水準把物質拿走,則腦細胞大減的微型人將變成白癡;若我們在分子的水準把物質拿走,則一些生化反應根本無法進行。兩者的結果都一樣︰廢人一個。

        (3) 全縮法:亦即把組成我們的分子、原子及至更低水準的基本粒子都一併縮小,更令它們的固有重量皆按比例減低。姑勿論這種微縮技術在科學上是否有可能,但它似乎確是唯一能夠令到微型人不變白癡並能正常走動的方法。而按照艾西莫夫的解釋,無論是電影還是小說中所描述的縮形術,都是基於這種全縮法的構思。

    神奇旅程的弔詭
        但艾氏隨即問︰按照這種全縮法縮形的人,真的能夠如常地活動並駕駛潛艇漫遊人體嗎?他的答案很簡單︰不可能!理由之一,是生物體的散熱速率,與其面積 / 體積比例(Surface to volume ratio)成正比。而由於「平方 / 立方定律」的作用,縮型人的「面積 / 體積比」將大為增加,亦即他會散熱太快而無法保持正常的體溫。這對冷血的昆蟲來說當然不是問題,但對熱血的人類來說卻是個嚴重的問題。

        理由之二,是電磁輻射波的接收器(例如無線電望遠鏡、光學望遠鏡以及我們的眼睛)的解析能力(Resolving power)與接收器的接收面積成正比,而與入射電波的波長成反比。這正是為甚麼無線電望遠鏡較光學望遠鏡巨大得多的原因。由於無線電波的波長較光波大很多倍,因此要達到一定的解析度,接收器必須是龐然大物。

        回到我們的微型朋友之上。假設他被縮至接近細胞的水準(否則他如何能漫遊人體內部呢?)則他的瞳孔直徑可能只有數千萬分之一毫米左右。透過如此細小的接收面積觀看事物,在可見光波段的解析度必然低得可以。這位可憐的微型朋友,所見到的將會是一片矇矓,跟瞎了眼睛可說沒有分別!

       在艾西莫夫的原文中,還給出了理由之三、之四……。但就是至此我們已看得清楚,科學思維在科幻小說中是何等的重要。

    限制與超越
        你或者會說,若要每一事物每一細節都如此符合科學,那還有甚麼空間容納我們的想像?所謂科幻創作不是成了自欺欺人的一回事嗎?

        錯了!要注重科學細節並不表示我們不能進行幻想。小說情節不能貿然違反現有的科學知識,並不表示我們不能在想像中超越現有的科學知識。事實上,嘗試在想像中超越現有的科學知識,往往是科幻創作中最為引人入勝的一部分。

        之所以說「往往」,當然是因為不少優秀的科學作品完全毋須作出這樣的嘗試。例如我們描述人類如何在火星上進行殖民,又或是小行星撞地球如何引起全球大災難,便可以完全以現有的科學知識出發,而毋須虛構一些未知的科學原理。但另一方面,我們若要描述反重力的運輸系統、超光速的星際飛行、人類壽命的無限延長、時間旅行、隱身術,或方才談過的放大和縮小的技術等,則我們有必要虛構一些新的科學知識甚至科學理論,以解釋上述不少有違現今科學理論的事物為甚麼在將來會成為可能。

        要虛構出一套有說服力的「未來科學理論」,當然不是一件容易的事情。你甚至會說,我如果能夠圓滿地解釋隱身術如何可能,我可能已經發明了隱身術,而不是在寫科幻小說了。

        這個非難可說不無道理。事實上,縱觀百多年來的科幻小說,曾認真地從事「未來科學理論建構」的可說少之又少。小說中的「超能科技」固然需要一定的解釋,但這些「解釋」大多屬於「合理化」(Rationalization)的描述,而非「理論建構」(Theory building)的偉大嘗試。

    軟硬兼施
        在某一意義上,「科學化解釋」(Scientific rationalization)的多寡是分辨「硬科幻」和「軟科幻」的指標之一。以硬科幻迷而言,小說中「科學化解釋」正是科幻小說最引人入勝的地方,是閱讀樂趣的主要泉源。但對軟科幻迷來說,這些都是無關宏旨,可有可無的東西,他們關心的,是科幻意念的心理、倫理和社會的引申。就以方才提及的隱身術為例,硬科幻迷有興趣的是這種技術的理論根據,軟科幻迷有興趣的,則是隱身術所會帶來的心理、倫理和社會後果。

        文首曾經指出,科幻小說的任務,是「探討新科技所會帶來的影響」,似乎是站在軟科幻迷的一邊;但接着下來的討論(聲波傳遞、加速作用、月球跳高、放大縮小等),卻又似乎十分注重小說中的科學性,從而較為接近硬科幻迷的要求,究竟筆者是「傾軟」還是「傾硬」呢?

        其實筆者想指出的是,真正優秀的科幻作品都必然是「軟硬兼施」的。所謂「軟」,就是要有探討性;所謂「硬」,就是要有科學性。「探討性」要照顧科幻意念(如隱身術)的社會引申(如所引起的私隱和治安問題),而「科學性」則要照顧這一意念的科學引申(如隱形的眼球無法形成光學影像,隱形人如何能夠看得見東西?),兩者是缺一不可的。

        「科幻中的科學」其實是一個極其豐富多姿的題目,再寫十倍這兒的文字也無法寫完(如艾西莫夫的機械人學三定律(The Three Laws of Robotics)和心理史學(Psychohistory)便可以寫滿一本書)。如今惟有附上一份「科幻意念名單」,希望各位能同時以「軟」和「硬」的角度考察每一項意念。也許它們能在讀者間激發出一些出色的科幻創作也說不定呢!

    科幻意念巡禮
        ‧太空探險、太空工業化、太空軍事化、太空殖民
        ‧太陽能收集站、奧尼爾式太空站、太空升降機
        ‧星際航行、超光速、星際殖民、星球大戰、銀河帝國
        ‧外星生命、外星人、與外星人溝通、外星文明、外星侵略
        ‧環境改造、人工控制天氣、環境戰爭、行星改造、宇宙工程
        ‧可控核熔合、嶄新能源、嶄新材料、元素蛻變、物質循環
        ‧人工光合作用、肉類培育
        ‧海洋開發、海上城市、海底城市、海洋畜牧、海洋農場、海洋殖民
        ‧隱形術、縮形術、穿牆術、光波輸送
        ‧超感心理現象︰心靈感應、傳心術、預知未來、念力、念力浮懸、超空轉移
        ‧情緒控制、思想控制、行為控制、大腦移殖、腦體分離
        ‧長壽、回春、人造冬眠、長生不老
        ‧生物醫學工程、基因工程、複製人、改造人、人造生命、喪屍
        ‧超級智能、超人、超能動物
        ‧超級電腦、人工智能、網絡甦醒
        ‧機械人、人機結合、機器(人 / 機)進化
        ‧力場、反重力
        ‧黑洞、蛆洞、超時空之旅
        ‧時間旅行、因果悖論、改變歷史
        ‧超次元空間、多元宇宙
        ‧人口爆炸、資源枯竭、環境污染
        ‧全球暖化、氣候災變、生態崩潰
        ‧核子大戰、生物戰爭、化學戰爭、電子戰、信息戰
        ‧全球瘟疫
        ‧文明崩潰、文明倒退、文明重建
        ‧天體撞擊、宇宙災變
        ‧納米科技、奇妙的發明、可怕的發明
        ‧烏托邦、反烏托邦
        ‧虛擬現實、虛幻與真實
        ‧語言與現實
        ‧歷史的規律
        ‧未來的社會制度、未來的經濟制度
        ‧未來的政治制度、國際形勢
        ‧未來的藝術、宗教、教育、娛樂、體育……
        ‧人類未來的演化、人類與宇宙的最終歸宿

    Posted by Eddy WC Lee @ 12:16 pm

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