星球大戰:克隆戰爭的科學——與作者珍妮·卡維洛斯的問答

科學使我們離克隆軍隊與揮舞爆能槍的機器人對決有多近?

新的動畫電影星球大戰:克隆戰爭講述了一支克隆士兵軍隊在遙遠的星球上與機器人作戰的故事。對於我們這些從小看星球大戰電影長大的人來說,機器人和雷射爆能槍幾乎和手機和Wi-Fi一樣真實。但是,根據我們對科學的理解,星球大戰中有什麼是勉強合理的,又有什麼是純粹的幻想呢?為了幫助回答這個問題,ScientificAmerican.com採訪了科幻小說作家兼星球大戰科學的作者珍妮·卡維洛斯[閱讀本書節選此處]。當她的書出版時,研究人員發現的其他恆星周圍的行星還不到24顆——現在這個數字已經超過300顆——韓國研究員黃禹錫離他用欺詐手段聲稱克隆出第一批人類細胞震驚世界還有五年。我們請卡維洛斯更新我們對喬治·盧卡斯的願景的看法。

您認為在過去的幾年裡,研究人員在克隆技術方面取得了多大的進展?我們未來會擁有像星球大戰中那樣的克隆軍隊嗎?
到目前為止,我們已經克隆了許多不同的動物——貓、狗、綿羊——除了倫理和法律之外,幾乎沒有什麼能阻止我們克隆人類。完全可以想象,在未來幾十年裡,我們將看到為了醫療或生殖目的而克隆的人類。近年來,基因和行為之間的聯絡也變得更加為人所知,就像星球大戰中的帝國軍隊一樣,人類克隆人可能也可以透過基因改造而變得順從和可程式設計。根據今天的科學,星球大戰克隆技術中不太現實的一個方面是克隆人的成長和學習時間有限。儘管如此,克隆技術是星球大戰中我們很快就會看到更多應用的東西。

自從您第一次寫書以來,您如何看待所有出現的系外行星?
喬治·盧卡斯預測了這個充滿行星和外星人的宇宙,真是太了不起了。當星球大戰在1977年上映時,科學家們認為行星形成是一個僥倖。現在他們說,一半的恆星可能都有行星


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那麼您認為我們是否越來越接近找到外星生命形式了?
當然。想到所有潛在的生命存在真是令人驚歎。而且,我們似乎越來越有可能在太陽系中找到生命。喬治·盧卡斯在我們在瞭解極端微生物之前就創作了星球大戰,極端微生物是指可以在奇異、極端環境中生存的生命形式。我們曾經認為生命是脆弱的花朵,只有在條件恰到好處的情況下才能發展——這就是“金髮姑娘”原則。但相反,我們發現了可以在沸騰和零下溫度下生存,或者在完全沒有陽光的地下深處生存的生命形式。這些條件可能不利於複雜、智慧生命的興起,因此宇宙中很多生命可能都相當原始。

星球大戰宇宙中可能存在如此多類人生物的一個可能原因是什麼?
似乎人類這個物種,或者說它在遙遠星系中的等價物,要麼殖民了所有這些世界,要麼在許多行星上被“播種”了基因。這個物種以某種方式佔據了主導地位。儘管如此,一個物種不可能在這麼多行星上生存,而不需要某種呼吸輔助。每個星球的大氣層都是隻在該星球上發現的各種成分的古怪混合物;你不會擁有和我們一樣的氧氣和二氧化碳混合物。在星球大戰中看到人們只是降落在任何一顆舊行星上,然後毫無問題地走出他們的宇宙飛船,這很不錯,但這不現實。

但盧卡斯做得好的一點是,他在這些不同的行星上展示了種類繁多的生命。這有助於您瞭解不同物種的驚人豐富性,這可能比我們曾經想象的更接近真相。

機器人,或者像星球大戰中那樣稱呼的機器人,似乎比幾年前更常見了。喬治·盧卡斯對它們的看法也對嗎?
嗯,現在我們有了Roomba,那是有些人似乎喜歡的小型機器人吸塵器。還有看起來像宇航員的本田Asimo機器人,它幾乎和C-3PO一樣擅長走動。人們將機器人帶入家庭的主要領域之一是玩具。早些時候有那些菲比小精靈機器人,它們會和你說話,並接收你說的話,並且被五角大樓禁止。您還會看到最近設計和製造的許多機器人模仿動物,例如壁虎和蜻蜓

美國宇航局現在正在開發這些壘球大小的機器人——如果您還記得盧克在第四集中用漂浮球進行光劍訓練,漂浮球會射擊他——這些機器人在零重力下漂浮,並使用六個風扇進行機動。它們可以記錄溫度和壓力,可以進入宇航員無法進入的危險區域,並且就像煤礦中的金絲雀一樣起到預警作用。

您還會在星球大戰中看到機器人打仗。我們在伊拉克部署了類似的裝置,稱為SWORDS,它可以探測路邊炸彈,現在他們正在給這些裝置安裝武器。還有捕食者無人機。還有由DARPA[國防高階研究計劃局]開發的“大狗”軍用機器人;它看起來像帝國步行者,但有狗腿。這種兩英尺半高的機器即使在冰面上也能保持平衡,它可以作為士兵的裝備攜帶揹包機器人。

那麼機器人智慧和情感呢?自從您出版這本書以來,您有什麼新的見解嗎?
自從第一部星球大戰電影上映以來,甚至僅僅自從第一集在1999年上映以來,科學在機器人技術方面取得了巨大的進步。但機器人仍然缺少的主要東西是智慧和情感——我們既沒有像R2-D2那樣冒險的英雄機器人,也沒有像C-3PO那樣膽小的機器人。正在開發人工智慧的研究人員意識到,機器人需要情感才能變得理性;我們通常認為這兩者是對立的,但我們需要情感才能以有用的方式運作。例如,患有額葉疾病的人在做決定時會遇到困難,因為他們像計算機一樣,會在採取行動之前遍歷每一種可能的行動。但是,大腦正常的人對情況有一種感覺,這有助於他們快速做出決定。

有一些想法是在機器人中引入類似於人類擁有的化學獎勵系統,或者對情感狀態進行程式設計。如果我們處於困境中,例如,被困在星球大戰的沙漠星球塔圖因上,我們會透過將自己推向極限並更加警惕周圍環境來專注於生存。同樣,機器人可以快速“決定”訪問其緊急電源並關閉非必要功能。總的來說,情感可以使機器人更有效地實現其目標。

星球大戰宇宙中的超星系旅行有多實用?
角色們談論以“光速”在宇宙飛船中移動或“跳入超空間”是可以互換的,這種命名法存在一些問題。畢竟,光速並不是很快!如果您以光速旅行,到達最近的恆星系統半人馬座阿爾法星將需要四年多的時間,因為它距離超過四光年[24萬億英里]。

星球大戰中似乎正在發生的事情是,他們透過所謂的蟲洞旅行。愛因斯坦的相對論告訴我們,我們也許能夠製造蟲洞來摺疊空間,以便在兩點之間形成最短的距離。所有的空間都因重力而扭曲。這樣想:假設空間是懸掛在晾衣繩上的床單。如果您想繞到床單的另一側,您可以走到晾衣繩上,然後再到另一側,但這不如直接在床單的兩側之間挖隧道快。

蟲洞如果存在,可能比原子還小,並且只能存活幾分之一秒。從理論上講,利用蟲洞的方法是用大量的能量“開啟”一個蟲洞,然後用一種奇異的物質保持其開啟並擴大它。這種物質需要具有負質量或能量,才能施加反重力,以使蟲洞開啟足夠長的時間,讓宇宙飛船透過。這似乎就是漢·索羅駕駛千年隼號進行超空間跳躍時所做的事情。您可以將“光速”視為星球大戰宇宙中的俚語。

顯然,我們離任何可以快速將我們帶到另一顆恆星的技術還很遙遠。美國宇航局的新型獵戶座宇宙飛船將於2014年問世,其設計目的只是為了將我們帶回月球和火星。但總有一天,我們可能會擁有像星球大戰中那樣頻繁使用的星際旅行。

雷射武器呢?我們是否更接近擁有雷射武器了?它們現實嗎?
誰不想擁有爆能槍呢?它們太酷了。現在我們有低功率雷射器,可以使人失明,或者功率更高的雷射器,可以灼傷皮膚或衣服——有點像遠端火焰噴射器。據我所知,我們擁有的最強大的雷射器功率約為2.2兆瓦,可以摧毀數千英里外的敵方導彈。這些與我們在星球大戰中看到的非常相似。

但是對於這些雷射器,我們需要足夠的裝置來裝滿一輛卡車甚至一棟建築物。我們還無法將這種雷射技術裝入槍套。最好的雷射器仍然只有30%的效率,其餘的能量都以熱量的形式損失掉了。您還需要冷卻雷射器以使其正常工作,此外,您需要輸入大量功率才能獲得大量功率。

現在有無線泰瑟槍,大約手電筒大小。它們發出紫外雷射束,分解它們和目標之間的空氣分子。這會釋放離子,然後可以透過空氣傳送電力來擊倒某人,或者如果不小心,甚至可能導致他們心臟病發作。這有點類似於萊婭公主在第一部電影[第四集:新希望]開頭被衝鋒隊擊暈時的情景。還有眩暈手榴彈的原型,它可以使空氣中的水分過熱,從而產生爆炸性的閃光和巨響,可以擊暈人員。

讓我們談談光劍。
啊,光劍。當我第一次看星球大戰時,我17歲,我以為它們是雷射束。但這沒有任何意義,因為雷射束不會在幾英尺後變成一個點。而且,除非空氣中有大量灰塵散射光線並照亮光束,否則雷射不會可見。此外,雷射光劍會像手電筒光束一樣相互穿過,這不會使戰鬥變得有趣。

所以我認為等離子體是更好的選擇。這種電離氣體是由閃電產生的,是太陽的組成部分,甚至用於等離子電視。您可以使用電場和磁場來約束等離子體,電場和磁場施加向內壓力以匹配等離子體的向外壓力。這意味著您可以製作不同的形狀,例如光劍式的圓柱體。但是存在一些問題:您無法建立一個尖端,並且等離子體會洩漏並蒸發盧克·天行者手上的皮膚。與雷射一樣,您也無法將所有必要的機械裝置裝入劍柄中以產生等離子體。此外,光束需要達到數百萬度,並且能量密度遠高於我們現在擁有的任何東西。但是,如果您能夠做到這一切,那麼光劍肯定會切開金屬和骨骼。包含等離子體的場會排斥其他光劍,因此它們會像您看到的那樣工作,只是它會輻射出大量的熱量,大約相當於太陽的熱量。絕地武士會嚴重曬傷。

您認為“原力”在星球大戰宇宙中是如何運作的?它有可能存在於我們的宇宙中嗎?
試圖解釋原力最困難的事情是,它做了很多不同的事情:它可以使物體懸浮,讀取他人的思想,影響意志薄弱的人,揭示過去和未來的景象,探測干擾或存在,甚至允許死後生命存在。

我們解釋原力的最佳機會是透過在新三部曲中引入的迷地原蟲。盧卡斯將這些迷地原蟲解釋為生活在我們細胞內的生物,使我們能夠感受到原力。這裡似乎有科學依據的元素是對原力強大的人的感知。您可以將其與生活在水中的生物進行比較,這些生物會產生小的電場。一些魚會產生這些電場,這些魚可以感知到其他魚進入這些電場,以及接近的魚發出的電場強度。

或者,原力可能類似於磁力。鳥類用喙和眼睛中的細胞感知磁場,這些細胞稱為隱花色素。鳥類實際上可能“看到”磁場,因此您可以想象在星球大戰中也發生類似的事情。如果達斯·維德站在隔壁房間,也許您可以像看到他周圍的磁場光環一樣看到原力的發射。

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