从撬动地球到太空大炮人类未来可能建造的“超级工程”是什么

人类能设计建造的最大工程是什么？从提升地球的装置到Tai 空大炮，安德斯·桑德伯格探索了人类历史上一些最雄心勃勃的计划。还有，他们为什么不是“不可能”？

1603年，一位耶稣会修士发明了一种只用绳子和齿轮就能托起整个地球的装置。

克里斯托弗·格林伯格见证了所有耶稣会修士写的数学著作。格林伯格的工作类似于现代科学杂志的编辑。他谦虚高效，总想解决问题。他的理由是，因为10倍扭矩的齿轮装置可以使一个人举起10倍的重量，所以他可以用24倍扭矩的齿轮组举起地球，虽然速度会很慢。

像任何重视理论而非实践的学者一样，格林伯格省略了那些恼人的细节:“我不会编织那些绳子，我也不会纠结于齿轮的材料，或者齿轮应该挂在哪里:因为这些都是琐碎的事情，让别人去研究吧。”

你可以在这里看到格林伯格的齿轮组理论上是什么样子。

自从我们有了数学，像格林伯格这样有远见的学者就一直在努力想象工程学最远的应用前景，即使当时的技术非常有限。几个世纪以来，他们一直梦想着用机器来改造世界，改变地球表面，甚至重组宇宙。这种“超级工程”，有时被称为宏观工程，是一个雄心勃勃的项目，将重塑地球或建造与地球大小相同的物体。凭借人类的创造力和想象力，这些宏伟的未来梦想能告诉我们什么？

超级工程的起源可以追溯到古希腊。阿基米德因许多事情而闻名，但有一件事他最常夸耀:“给我一个支点，我可以撬动地球！”他想到了一个杠杆:一个支点固定、扭矩比长的杠杆可以产生很大的力。就像格林伯格的齿轮组的作用一样，他对这些力学的深刻洞察，让人渴望思考远超实际意义的重要问题。

从那时起，每当一个物理定律被揭示为普遍存在时，下一步自然就是将其扩展并探索理论结果。牛顿发现描述地球引力的定律同时适用于苹果和月球。因此，早在太空旅行成为现实很久之前，他就指出，从原则上讲，超级大炮可以按比例放大，以推动卫星进入地球轨道。这个想法后来在1865年的科幻小说《从地球到月球》（From The Earth to The Moon）中得到了描述。

在儒勒·凡尔纳的月球探索故事中，用于发射宇宙飞船“哥伦比亚”的巨型加农炮从那以后，每当一个物理定律被揭示是普遍的，下一个自然的步骤就是扩展它并探索理论结果。牛顿发现描述地球引力的定律对苹果和月亮都适用。因此，早在Tai 空旅行成为现实之前，他就指出，原则上，超级大炮可以按比例放大，以推动卫星进入地球轨道。这个想法后来在1865年的科幻小说《从地球到月球》中有所描述。在儒勒·凡尔纳的探月故事中，用来发射“哥伦比亚”号宇宙飞船的巨型大炮。

在20世纪，美国和其他地方的一些团体进行了认真的尝试，探索这种大炮的可行性，但所有这些努力都失败了，因此牛顿的想法很容易被视为错误的预测。不过值得注意的是，我们现在的交通方式Tai 空是火箭，这曾经被认为是不可能的，不切实际的。1920年《纽约时报》大张旗鼓地嘲讽Tai 空交通工具的梦想家，暗示他们连中学生的身体水平都没有。(1969年，阿波罗11号宇航员飞上月球的第二天，该报轻松宣布撤回当年的报道。)

多年来，人们对Tai 空的想象也有过类似的理论飞跃，这让一些人质疑是否有可能建造轨道电梯。通过在配重上挂一根非常结实的缆绳，完全有可能(只在地球上)让一部真正的太阳能电梯进入Tai 空。通过将航天器从电缆的一端扔出，可以用最少的燃料将它们推进到其他天体。月球或火星上的电梯似乎更可行，这要归功于那里的低重力。

在进一步扩大我们征服宇宙的野心的同时，其他人也在猜测未来人类能否将火星改造成一个可居住的地方，或者在太阳周围建造一个太阳能收集器的“戴森球体”。在很长一段时间里，我们可能想做一些修改，让太阳作为恒星的时间更长，让地球的轨道更宽，甚至让恒星在星系之间移动。这些预测在今天看来很牵强，但数学和物理学不能排除这些可能性。再造地球

在地球上，超级工程的梦想也激发了各种乌托邦蓝图，包括对海洋和大气的大规模改变。

在20世纪20年代及以后，赫尔曼·索尔的亚特兰蒂斯项目曾梦想在直布罗陀海峡修建一座水力发电大坝。地中海的海平面将会下降200米，为人们开辟新的居住之地。作为第一个大坝的补充，另一座大坝横跨达达尼尔海峡，锁住黑海。西西里和突尼斯之间也建一座大坝，进一步降低地中海中心水位， 拓展苏伊士运河并将其锁住， 另外将刚果河引入乍得湖附近盆地，并灌溉撒哈拉沙漠。今天，即使政治上允许，出于生态的考虑，人们大概也会放弃这种考虑; 但当年如果有意愿和资金，人们很可能已经尝试过了。

美国太空总署（NASA）卫星图片显示地球两极冰川大量流失20世纪20年代及以后，赫尔曼·索尔的亚特兰蒂斯工程梦想在直布罗陀海峡修建一座水电站大坝。地中海的海平面将下降200米，为人们开辟新的居住地。作为第一座大坝的补充，另一座大坝横跨达尼尔海峡，锁住黑海。西西里岛和突尼斯之间还修建了大坝，进一步降低地中海中心的水位，扩建并锁定苏伊士运河，将刚果河引入乍得湖附近的盆地，灌溉撒哈拉沙漠。今天，即使政治上允许，人们很可能会因为生态原因而放弃这种考虑；但是如果人们有意愿和金钱，他们可能已经尝试过了。美国NASA空的卫星图片显示，地球两极的冰川正在大量流失。

这个项目的现代版更像是一个警告，而不是一个建议(目前仍处于仔细分析阶段)，即在苏格兰、挪威、法国和英国之间的北海修建一座大坝，以应对海平面上升。

从1957年到1977年，犁铧项目是为美国大型建筑项目开发核爆技术。苏联也有类似的发展核爆技术用于国民经济项目。这些想法包括使用核爆炸来拓宽巴拿马运河，在山区挖掘人工港口或道路，以及开发地下天然气或石油储备。然而，会造成轻度放射性污染的基础设施建设从未真正启动。

然而，地球工程方兴未艾。这就涉及到对气候系统的人为干预，无论是给云添加海水使其更白，还是给平流层添加气溶胶，或者给太阳添加防晒剂空，减少太阳能的输入；或者使用压碎的橄榄石，种植藻类，或者泵入地下，以减少二氧化碳的排放。减少二氧化碳排放是可能的，甚至是必要的，但控制太阳能输入绝对是一个冒险的想法。

为了好玩而自大。

这种超级工程背后的逻辑是什么？不仅仅是因为在纸上扮演上帝很好玩。

很多时候是“多多益善”的逻辑:拿到农地是好事。为什么不试着尽可能多地得到土地呢？如果能量是有价值的，为什么不使用已知的技术来收集更多的能量呢？它告诉我们一件重要的事情，人的能力极限在哪里？如果我们真的想要，我们能得到多少？它的目的不是预言“如何”或“何时”，更多的是阐明宇宙法则是否真的是终极障碍。它可以帮助我们区分不可能和绝对不可能。

很多超级工程项目，在厂商眼里，都是强烈的乌托邦式的愿景。人们认为亚特兰蒂斯项目将提供能源，耕种土地和改善气候，但它也将有助于团结欧洲和非洲。俄罗斯哲学家尼古拉·费多罗夫(Nikolai Fedoroff)将天气控制作为其宇宙学计划的第一步，目的是和平统一人类的未来，[/k0/]和永生。关键是为了一个宏大的目标而共同努力，与其说是为了改善环境，不如说是为了改善人类。

人们很容易对这些梦想一笑置之，认为是不切实际的乌托邦主义或技術至上的狂妄自大。然而，地球周围现在就被环绕一个网络覆盖，以每秒10的15次方的拍字节的速度传输数据，存储数据则是以10的18次方艾字节为单位，而你现在可能正在使用（互联网）。想象有一个比足球场还大的机器，移动的速度比一颗来福枪子弹还快。欧洲的另一台机器周长27公里（17英里），可以将能量转化为奇异物质（大型强子对撞机）。阿基米德或牛顿会怎么想？

电网、互联网和州际公路规模庞大，但我们却把它们视为理所当然人们很容易对这些梦想一笑置之，认为它们是不切实际的乌托邦主义或技术傲慢。不过现在地球已经被网络覆盖了，网络以每秒10-15 Pb的速度传输数据，以10-18 EB为单位存储数据，你现在可能正在使用(互联网)。想象一个比足球场还大的机器，移动速度比步枪子弹还快。欧洲的另一台机器周长为27公里(17英里)，可以将能量转化为奇异物质(大型强子对撞机)。阿基米德或牛顿会怎么想？电网、互联网、州际高速公路是巨大的，但我们却认为它们是理所当然的。

事实上，我们生活在我们几乎注意不到的超级工程中。一些大型环保项目几乎看不见。荷兰、林肯郡、剑桥和诺福克的沼泽地都是填海而成的。亚马逊雨林并不像人们曾经认为的那样原始:它已经种植了几千年。东南亚的梯田和现代化大都市是景观改造的成果。有时有宏伟的计划，但通常是微妙的。

什么时候起作用，为什么起作用？

超级工程通常是成本超支、病态规划和糟糕的项目管理的混合体。如果真的那么差，为什么有的会成功？

如果考虑实际的超级工程，东南亚部分地区的梯田，荷兰的填海造地，美国的州际高速公路系统，互联网——都是可以一步步实现的；有类似经验可供参考；每个子项目都可以停止和恢复；即使某些部分出现故障，整个系统也能很好地工作。它们能够而且必须得到维护。

文学作品中许多个人一意孤行创造宏大但往往脆弱的东西，超级工程与之截然不同。一些超级工程可能比初初看到的更加模块化和实用。问题不在于规模，而在于需要什么样的协调形式。以前面提到的构建戴森球体为例， 这似乎很遥远，但从某种意义上说，我们已经在太阳轨道上放置了卫星。如果我们再持续几百万年，就可能会出现戴森球体。

美国宇航局的帕克太阳探测器任务比之前的任何人造物体都更接近太阳在文学作品中，很多个体各自为政，创造出宏大却往往脆弱的东西，超级工程与之大相径庭。一些超级项目可能比第一眼看到的更加模块化和实用。问题不在于规模，而在于需要什么样的协调形式。以前面提到的戴森球体的构造为例。看似遥远，但从某种意义上说，我们已经把卫星放在了太阳的轨道上。如果再持续几百万年，戴森球可能会出现。美国宇航局的帕克太阳探测器任务比以往任何人造物体都更接近太阳。

自上而下推动世界走向更好状态的宏伟计划不如自下而上的零敲碎打的解决方案。但是，我们需要有先见之明，知道有一天可能会发生什么(“当然，我们现在还造不出Tai 空电梯……但是会有那么一天的！”)，并雄心勃勃地思考我们要走的大方向——可持续发展，空，繁荣和安全。

也许傲慢的乌托邦最好留在纸上，而不是建立在现实世界中，但我们也可以意识到，改造世界的雄心勃勃的想法比人类历史上任何时候都多。我们可能还没有改变地球位置的技术，但是阿基米德可能会很高兴知道我们有了更多的杠杆。(本文作者安德斯·桑德伯格博士是牛津大学人类未来研究所研究员)(来自BBC新闻网)(编辑/小文)