科學破譯《阿凡達》 _科學

科學破譯《阿凡達》
科幻巨作《阿凡達》目前正在全球熱映，該片制片人常常說，導演兼編劇詹姆斯-卡梅隆創作的不是科幻片，而是科學事實。從潘多拉星球上的活動躺椅，我們似乎看到了一絲端倪。飄浮在半空中的山脈和像拉斯維加斯大道夜景一樣閃光的生物群落，似乎沒有任何的現實依據。其實并非如此。誠然，卡梅隆喜歡將好萊塢的“公平共享”精神帶到宇宙，賦予片中場景以奇幻色彩，然而，這位好萊塢大導演最奇異的一些想象往往具有一定的科學可能性，以下是最能體現這一點的幾個典型例證。
飄浮的哈利路亞山脈
在《阿凡達》中，哈利路亞山脈像浮標一樣飄浮在空中，雖然影片從始至終未給出明確的答案，原因卻貫穿于故事當中。這一奇特現象同超導體有關。一旦在磁場出現，超導體就能飄浮，而《阿凡達》中的外星世界潘多拉，本身就是一個巨大的超導體。從一開始，影片就告訴觀眾，人類要去潘多拉星球去尋找稀有礦藏Unobtanium 。Unobtanium其實就是終極超導體。
在卡梅隆描繪的世界里， Unobtanium具有導電性，而且室溫對它的這種特性絲毫沒有影響。當前最好的超導體只能在室溫低于零下200華氏度的條件下工作。Unobtanium僅存在于潘多拉星球上，這種稀有礦藏的發現給地球上的技術帶來徹底變革，而人類未來的經濟發展則完全依賴于它。不過，在潘多拉星球，滿載Unobtanium的整座山飄浮于這個奇幻世界的巨大磁場內。為了讓觀眾全面了解《阿凡達》背后的科學，卡梅隆和他的團隊準備了長達380頁的官方百科全書“Pandorapedia” ，解釋這種山川形成的構造地質學。
激發卡梅隆想象的自然現象
事實上，這些山川一直向上飄蕩。之所以發生這種情況，是因為潘多拉星球不是行星，而是一個土星大小的氣態巨行星(虛構的行星“波呂斐摩斯”)的衛星。氣態巨行星的衛星不斷受到引力的壓力而變形。例如，木星的衛星木衛一受到木星及其他大衛星引力的劇烈影響，以致于具有“地面潮汐”(ground tide)——地面就像地球上的海潮一樣起伏。科學家稱，在木星的第二顆衛星木衛二上，這些潮汐力不斷加熱衛星內部，最終令其外殼部分融化，在冰層下產生液態水海洋。
在《阿凡達》的潘多拉星球上，潮汐壓力令地面裂開，使哈利路亞山脈這樣的群山在空中飄蕩。隨《阿凡達》同時推出的一本書《阿凡達：潘多拉生物與社會歷史秘密報告》解釋了更大的地理進程：“這種能量驅動大陸以快于地球上的速度漂移，鑒于壓力增加，構造板塊大面積裂開。”
發光植物體
正是卡梅隆對深海的無比癡迷，使得影史最成功的影片之一——《泰坦尼克號》——的問世。《阿凡達》的創作同樣體現了卡梅隆的這種情懷。陽光只能透過海水表層，這使得海草等植物僅能生活在淺海或大洋表層。不過，生物具有謎一般的特征——生物發光(bioluminescence)，即生物體可以自己造光。螢火蟲或許是最明顯的例證，但深海生物發光魚則告訴我們一個截然不同的故事：大自然的光一旦被奪去，它亦能自己發光。在潘多拉星球，夜晚時長是地球白天時長的數倍，卡梅隆以此表明一種態度，即完整的生物發光生態系統或能存在。
【科學破譯《阿凡達》】正是基于這一點，卡梅隆決定讓潘多拉星球成為衛星而非行星。包括地球在內的行星往往會“鎖定”它們的行星，一面永遠朝向行星，另一面則永遠朝向浩瀚的太空。也就是說，衛星上的一天，相當于其繞行星軌道一圈的時間。通過觀察月球所處的不同階段，其實可以實時了解月球的時間。如果在地球上看到滿月，那么說明面向地球的月球一側恰逢正午。看到新月，則說明朝向地球的月球一側恰逢午夜。也就是說，月球上的一天大約相當于地球的27天，這意味著月球的夜晚比地球更漫長。
衛星——人類未來的家園
衛星上會有生命嗎？可能有吧。事實上，卡梅隆之所以將潘多拉星球作為一顆衛星，或許是他聽說了最新的科學發現。天文學家依舊在所謂的“可居住區”(Goldilocks Zone)尋找像地球一樣的行星——質量小、巖質。在這個區域，行星距其恒星遠近適度，因為過近對維持生命至關重要的水會蒸發，而過遠水又會結成冰。然而，尋找質量小的行星難度太大。相反，科學家在恒星周圍的適居區發現了像土星一樣的氣態巨行星。
這些行星不適宜居?。?但它們的衛星或許可以。這使得衛星成為科學家尋找外星生命的理想地點。美國哈佛-史密森天體物理學研究中心的天文學家利薩-卡頓內格(Lisa Kaltenegger)在接受采訪時表示：“在太陽系中，所有氣態巨行星都有巖質和冰質衛星。這增大了像木星一樣的系外行星也擁有衛星的可能性。其中一些或許大小與地球相仿，可以留住大氣層。”
問題是，氣態巨行星會釋放巨量輻射物。以木星的衛星木衛一為例，這顆星球上每天的輻射量是致死劑量的4000倍。不過，在《阿凡達》一片，卡梅隆再次運用科學知識解決了科學本身面臨的問題——潘多拉星球超導性產生的強烈磁場令輻射物遠離這顆星球。影片中有一個鏡頭相信給許多觀眾留下深刻印象，那就是壯觀的極光在頭頂起舞。
事實上，這是純粹的科學，沒有絲毫摻假和敷衍。《阿凡達：潘多拉生物與社會歷史秘密報告》對此解釋說，潘多拉星球及其行星磁場的相互作用“引起兩個天體上電子活動驟增，出現大規模極光暴和其他電磁現象。”這種磁場可能還引起了影片高潮處巖石形成圓弧狀的奇特現象。

新浪科技(孝文)