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【Gene思書齋】異星的新家園

Gene Ng_96
・2016/01/19 ・2030字 ・閱讀時間約 4 分鐘 ・SR值 521 ・七年級

如果醒來時,身處異地,赤裸全身,不確定發生了什麼,只知道災難仍在持續,而自己是少數倖存者。雖然一時躲過浩劫,可是接下來卻要服從權威,只有單調乏味的食物可果腹,每天工作長達十八個小時,可是工作具體的目的卻是個秘密,你該怎麼辦?這並不是科幻小說的情節,過去幾百年,人類在列強武力競爭的巧取豪奪之下,就是這樣對待一部分我們同種的同胞。這樣的情節,雖然很寫實,但也記錄在休豪伊(Hugh Howey)的科幻小說《異星記》Half Way Home)中。

五十九個十五歲少年少女,在遙遠的星球被喚醒,他們從囊胚時期就被人工培養,被植入各領域專業技術教育,可是半成品在死亡的威逼之下,提早十五年被人工智慧喚醒,他們赤身裸體,飢寒交迫,困惑而無助,只能遵照人工智慧的指令,一方面維持基本生理機能、一方面趕工建造火箭。面對階級分明的高壓極權統治,每天十八工時的火箭製造,三餐只能吃水果炸彈製成的冰冷水果糊,極度缺乏醫療、食物與各種資源,導致殖民中心群體內鬨而慢慢分裂的情況下,十幾位年輕的拓荒者最終決定逃離家園到電力圍欄外展開異星冒險……

《異星記》算是軟科幻小說,因為其科技元素在小說中沒有做任何的解釋,例如他們實際上是如何到達這個遙遠的星球,為何他們可以製作火箭回到地球等等。要加入科學元素並不難,可以像《星際效應》Interstellar)那樣用蟲洞等來達成,可是這不是重點。《異星記》裡頭唯一的科技,就是殖民中心的人工智慧,以及人類發明的殖民外星的新方式。

《異星記》利用太空船以自動飛行的方式載送五百個人類囊胚飛向遙遠的外太空,這和《星際效應》中使用的備案有異曲同工之妙,真是英雄所見略同(請參見〈讀完這本書,你會再看一次《星際效應》〉)。當太空船降陸在某個星球後,若經電腦分析,如果該星球適宜人類殖民,就讓囊胚開始發育。萬一該星球不適合人類生存,電腦就會啟動「流產」程序,用核彈把太空船引爆毀滅證據。在適合殖民的星球,未來的拓荒者歷時三十年慢慢在玻璃缸內接受人工培養,人工智慧會教導他們不同的知識,訓練各領域的專家,並以電擊刺激讓肌肉強壯。待三十年後的養成教育結束,這群學有所成的拓荒者就可以跨出培育他們的玻璃缸,殖民該星球。

休豪伊更著名的《羊毛記》Wool)、《塵土記》Dust)以及地堡故事系列完結《星移記:羊毛記起源真相》Shift)一樣,人性面對專制極權的衝突,才是故事的主角。相較之下,《異星記》的故事比較簡單明快。不過無論如何,休豪伊的科幻作品,不僅是好看而已,還讓我們不禁思考各種人性和制度的問題。(請參見〈詭譎的羊毛…〉〈進擊的塵土…〉〈驚心的星移……〉

《異星記》是本反烏托邦科幻小說,其實是在諷刺資本主義的貪婪,把人給物化,以及國與國之間的猜忌和爭奪,彷彿在遙遠的未來,即使科技有了很大的進步,我們的政治制度仍原地踏步。要不是富國與富國之間的防堵和爭奪,人工智慧就沒有必要展開大屠殺,原因在小說中有闡述。

故事中,逃離家園的少年少女都未完成教育,是否意味著在教育洗腦完成前,人還能包有人性,因而有對自由的渴望,對權威的反叛,這就是所謂的赤子之心吧。《異星記》中的少年少女是十五歲時被強迫喚醒,這個年紀正值叛逆期,應該是休豪伊特意設定的。我們人類之中,有少數初生之犢不怕虎的份子,為人類開疆辟土。當少數少年少女逃離圍欄到外面的世界,劇情愈來愈精彩,讓人忍不住好奇一直看下去,也處處為主角們有驚有險的處境提心吊膽。

在冒險的過程中,他們發現了一個很可怕的怪物,可是怪物卻能生產他們夢寐以求的寶物。經過抽絲剝繭的推理推敲,他們終於瞭解到當時人工智慧原來面臨一個前所未有的困境,是要直接用核彈終結一切不留痕跡,還是留下這批人趕緊通知遙遠的地球主人?

《異星記》不僅反烏托邦而已,也歌頌友情。人不是適合孤獨的動物,大冒險的過程,友情和愛情支撐了大家的心,真正的朋友是願意為兩肋插刀的。於此同時,《異星記》也正面讚揚了人類之間無私的合作,才能逆轉勝,把命運真正交給自己,無論可能的結局為何,人要成為自己的主宰才能出路,自己的命運自己主宰,不自由、毋寧死,這一再是休豪伊所有作品的共同主題吧。

本文原刊登於閱讀‧最前線【GENE思書軒】,並同步刊登於The Sky of Gene。

 

文章難易度
Gene Ng_96
295 篇文章 ・ 16 位粉絲
來自馬來西亞,畢業於台灣國立清華大學生命科學系學士暨碩士班,以及美國加州大學戴維斯分校(University of California at Davis)遺傳學博士班,從事果蠅演化遺傳學研究。曾於台灣中央研究院生物多樣性研究中心擔任博士後研究員,現任教於國立清華大學分子與細胞生物學研究所,從事鳥類的演化遺傳學、基因體學及演化發育生物學研究。過去曾長期擔任中文科學新聞網站「科景」(Sciscape.org)總編輯,現任台大科教中心CASE特約寫手Readmoo部落格【GENE思書軒】關鍵評論網專欄作家;個人部落格:The Sky of Gene;臉書粉絲頁:GENE思書齋


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如何從茫茫大海中,找到戰爭遺留的深水炸彈?——海底掃雷行動

Else Production
・2022/01/19 ・2597字 ・閱讀時間約 5 分鐘

對於年輕人來說,我相信「深水炸彈」一詞並不會陌生,因為這近乎是每一個狂歡派對裡的必需品。但對於埋藏在深海裡的炸彈,大家又有沒有想過我們如何找出來?

這些未爆炸的軍備,我們稱之為 Unexploded Ordnance(簡稱 UXO),有可能是水雷,有可能是深水炸彈,也有可能是導彈。它們多數是第一次或第二次世界大戰遺留下來的產品,受到多年來沉積(即水流在流速減慢時,所挾帶的砂石、塵土等沉淀堆積起來)的影響,令它們埋藏在海床以下的地方。跟據 Euronews 的估計,單單在波羅的海亦有超過 30 萬的 UXO 埋在那裡。

二戰期間,桑德蘭水上飛機掛載的深水炸彈,圖/維基百科

你也許會問,既然都已經埋藏了,何況我們仍然要處理他們?這是因為我們會在海底裡鋪設電欖、水管、天然氣輸送管等輸送系統,假如鑽探過程中不小心觸碰了它們已產生意外,或是在完成工程某一天突然爆炸而令輸電系統中斷,後果可真是不堪設想。因此,最理想的方法便是把他們全部找出來並繞道而行,或是安排專家把他們處理。

真正的大海撈針:用磁場把 UXO 吸出來!

要找到這些 UXO,最容易的方法便是使用金屬探測的方法,但由於普遍的金屬探測器的探測範圍是不超過 2 公尺的,我們很難把探測器貼近凹凸不平的水底前行(這大大增加了磨損探測器的風險),因此我們會選擇較間接的方法:磁強計(Magnetometer)。由於大部份的彈藥外層是用鐵形成的,而鐵是對磁非常敏感的,因此我們能夠在較遠的範圍便能察覺他們的存在。當在外勤工作,我們會以兩個磁強計為一組去作探測,令我們更準備知道其實際位置及大小。讓我們看看以下例子:

圖 1:磁強計的探測結果

在圖 1 裡,假設我們知道標記「1」是一個 UXO 的位置,上圖的平行線為磁強計由左至右的移動路線,下圖為磁場沿路的變化。我們可以看見,當若果沒有任何金屬物件存在的話,兩個磁強計量度的數是相近的,亦即是該環境本身的磁場。但在 UXO 的附近,我們可以看到明顯的變化。藍色線代表航行路線的左方磁強計的量度值,燈色線代表右方,由於磁場強度會隨著距離而減少,因此很明顯這一個 UXO 的位置更接近藍色線,亦即是航線的上方。

我們可以透過兩者的差距估計其位置及大小,但為了確保其真實性,我們亦會在附近再次航行,假如也有磁場變異,這便是一個不會移動的金屬物品(撇除了船、飄浮中的海洋垃圾等的可能性)。

排除法:用側掃聲納窺探看不見的海底!

正如上文提要,磁場變異所告訴我們的,只是金屬物品的位置,但它亦有可能不是炸彈,也有可能不是埋在海床下,因此我們也會使用其他科學方法去驗證。其中一個便是側掃聲納(Side Scan Sonar) ,透過聲波反射的原理,我們可以看到海床的影像。假如海床是乾淨的,聲波傳送及接收的時間是一樣的,因此我們可以看到連續的晝面。但假如有異物在水中間或海床上,聲波便會被折射而形成黑影。讓我們看看以下例子:

圖2: 側掃聲納 圖片,紅色箭咀範圍代表沒有反射的區域,綠色箭頭範圖代表船與海底的距離 (圖片來源:Grothues et al., 2017)

看看圖 2。燈色的部份是海床的晝面,中間白色的部份是船的航道,亦是側掃聲納的盲點,而黑色的部份則是有物件在海床上方而形成的聲波折射,讓我們能夠清楚看見它們的形狀。有時候我們亦會看到一些海洋垃圾,如車胎、單車等,而在上圖的左上方,我們相信是一些棄置的工業廢料。

當然你也可以爭論,在圖左上方的物件有機會不是死物,而是一種未知海洋生物,因此我們也會進行多次的側掃聲納,如果在同一位置並不能再看到它,那麼這是生物的機率便很高。假如在磁場異變的位置側掃聲納沒有探測到任何物件,這進一步證明其 UXO 的可能性。但假如有黑影在上方,我們也會透過黑影分析其大小是否吻合,並會憑經驗分析該物品會否存在金屬。

此外,在看側掃聲納,我們也很重視在磁場異變的位置附近有沒有刮痕,因為形成刮痕的原因多數是船上作業頻繁的地方,有機會是漁船拖網的地點,也有機會是大船拋錨起錨的地方,而這些動作均有機會接觸或移動了這些潛在的 UXO,產生危機。因此,這些地方都會是我們首要處理的地方。

筆者按:假如大家想看看其他用側掃聲納發現的東西,如沉船、飛機等,可以到這裡觀看

萬無一失:Mission Completed !

當然,在取得數據時,我們也要儘可能減低人為因素而形成的影響。舉個例子,我們要確保磁強計遠離測量船,以免船上的儀器影響了磁強計。因此,我們並不會把磁強計綁在船底,而是把它們用纜索綁在船尾數十米以外的地方拖行。

另外,我們也要確保測量船要以均速航行,以確保所有數據都是一致的。最後,我們也要確保船上的 GPS 系統準確無誤,否則所有有可能是 UXO 的位置都是錯誤的。

完成以上的工序後,我們便會製作磁梯度圖(Magnetic Gradient Map),把剩餘下來的磁場變置點用其強度及大小表示出來,正如圖 3,再交給拆彈專家們處理。他們便會跟據他們的專業知識,加上該海岸的戰爭歷史,對比當時有可能參戰的國家、使用的武器及其金屬含量以找出存在的炸彈來處理。

要知道這些 UXO,單單在 2015 年在世界各地亦奪去了超過 6000 人的性命,因此這個科學命題可真是不容忽視!

圖 3:磁梯度圖。左邊是潛在 UXO 的位置而右邊則是它們的磁場強度的改變。(圖片來源:Salem et al., 2005)

延伸閱讀:

參考資料:

  1. Salem, A., Hamada, T., Asahina, J. K., & Ushijima, K. (2005). Detection of unexploded ordnance (UXO) using marine magnetic gradiometer data. Exploration Geophysics, 36(1), 97–103.  
  2. Han, S., Rong, X., Bian, L., Zhong, M., & Zhang, L. (2019). The application of magnetometers and electromagnetic induction sensors in UXO detection. E3S Web of Conferences, 131, 01045.
  3. Image scans gallery. EdgeTech. (n.d.). Retrieved January 5, 2022, from https://www.edgetech.com/underwater-technology-gallery/ 
  4. Grothues, T. M., Newhall, A. E., Lynch, J. F., Vogel, K. S., & Gawarkiewicz, G. G. (2017). High-frequency side-scan sonar fish reconnaissance by autonomous underwater vehicles. Canadian Journal of Fisheries and Aquatic Sciences, 74(2), 240–255.

本文亦刊載於作者部落格 Else Production ,歡迎查閱及留言

 

Else Production
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馬朗生,見習地球物理工程師,英國材料與礦冶學會成員,主力擔任海上測量工作,包括海床勘探、泥土分析、聲波探測等。