這些科學家沒有時間機器，卻是離未來最近的人

編者按：幾天前，我還以為「托卡馬克」源自一個人的名字，而「同步輻射」研究的是微波爐。

上周末，未來局與科大訊飛聯合舉辦了新一期「未來科幻大師工作坊」，科幻作者們跟著領域內最前沿的科學家，參觀了中科院等離子體物理研究所、國家同步輻射實驗室和科大訊飛的語音實驗室。那些巨型科研裝置、略顯雜亂的辦公桌、寫滿了公式的白板，是看得見摸得著的未來。

濃郁的綠蔭，稀少的行人，典型的上世紀後期建築風格，比指路牌還常見的「科研單位，保持安靜」的標誌，如果再有座拋物面雷達天線，你就會以為自己來到了《三體》中的紅岸基地。嚴格來說，科學島並不是島，而是合肥市郊水庫邊的一小片地，與喧鬧的市區通過一條水泥路連接起來。

上周末，未來局新一期「未來科幻大師工作坊」把作者們帶到了合肥，邀請中科院、中科大的老師，介紹了國內物理和人工智慧領域的最新研究進展。這也是我第一次進入國家級實驗室，在這裡，你會產生一種時間錯亂的感覺：城市裡每天都在豎起新的高樓，在科幻中我們能去到幾十年甚至幾十萬年之後，而這座彷彿停滯在時間中的小島，才是離未來最近的地方。

飛向太空的第一步，是先「種」出一個太陽

對大多數人來說，托卡馬克或許只是個在科普讀物里見過的專有名詞，四個音節彷彿隨機組合在一起。而當你真正站在高11米直徑8米重達400噸的主機面前，身邊一米多厚的鉛板散發著粗獷的工業氣息，腳下還隱藏著幾層樓高的供電和冷卻裝置，就會覺得自己看見了未來。

▲ 托卡馬克主體反應裝置的上半部分

「托卡馬克」（токамак）一詞源自俄語音譯，意為輪胎狀的磁場，由「環形」、「真空室」、「磁」和「線圈」四個詞的縮寫，最初由蘇聯物理學家在50年代發明。這是一個類似燒鍋爐的裝置，用提取自海水中的氘和氚，在高溫高密度下發生熱核反應。與利用鈾235裂變的核電站不同，聚變反應沒有核輻射，1升海水轉化的能量就相當於燃燒300升汽油。相比於我們頭上那個4光年內最大的核反應堆目前僅被拿來燒熱水，大量的能量根本無法有效使用，這個「鍋爐」看起來還挺有希望的。

▲ 正在進行養護的管道

位於中科院等離子體物理研究所的這台在2006年建成，是世界上第一個全超導磁體托卡馬克核聚變裝置。從反應原理來看，就是科學家如何種太陽的故事。但模擬太陽的反應異常困難，這也就是為什麼目前所有的聚變裝置都處於試驗階段。

由於太陽內部的壓力非常高，因此只需要1500萬度的核心溫度就能實現聚變反應，但在地球上，沒有這麼大的引力，就必須靠上億的溫度才行。在這樣的高溫下，原子核和電子會分離開，變成一團等離子體。沒有太陽那麼強的引力，就必須用磁場把反應控制在一定區域內，而製造這樣強磁場所使用的電，是普通家庭用電的幾萬甚至十幾萬倍，因此就需要零下269度的超低溫，以實現全超導。

也就是說，裝置里是冰與火的世界：一億度的中心，300來度的外壁，中間是幾米的真空，加上接近絕對零度的冷卻裝置。

▲ 拆下來的老線圈，可以看到內部的構造。

▲ 裝置開啟後，科學家們就在這個UFO一般的控制室里監測各種數據。

目前，這台托卡馬克已經能在5000萬度的高溫中維持100秒的反應，但效率還不夠，幾乎沒有能量輸出，距離1億度下持續1000秒的目標還有些遠。但在科幻作品中，它已經成了一個萬能的科幻概念生成器。

在《三體：黑暗森林》中，人類正是由於掌握了可控核聚變技術，從而保證了四百年間穩定的能量供給，建立了高度信息化的社會。鋼鐵俠在復聯大樓中的巨型方舟反應堆看上去也與托卡馬克類似，不需要補充燃料，就能輸出高密度的能量，鋼鐵俠胸前的小反應堆也使用了類似的概念，成為給盔甲供電的大容量「充電寶」。

▲ 托尼·史塔克的方舟反應堆就使用了類似的原理。

另外，這個「人造太陽」還能實現科幻作品中的許多其他構想。比如滕野在《災星》中設想了一種激光核聚變技術，能把人類的思想「複製」到電磁波中，變成電磁生命發射進太空，躲避伽馬射線暴將造成的新一輪生物大滅絕。甚至還可以建造《逃出母宇宙》中穿越時空的宇宙泡，為未來的星際飛船提供高效清潔的能量來源等等。

60年代，蘇聯天文學家卡爾達肖夫曾用能量級把文明劃分為三種類型，加來道雄認為再過一兩個世紀，人類就能達到I型文明狀態，駕馭整顆星球。雖然從目前的發展來看還有些遙遠，但這很有可能是人類離開地球的唯一一條路，等化石能源都燒完了，我們還能怎麼飛進太空呢？

▲ 卡爾達肖夫指數中的III型文明能建造戴森球（作者：Danielle Futselaar）

跑得足夠快，就會出現照亮未知的強光

如果說托卡馬克的「輪胎狀大鍋爐」提供了驅動科技高速發展的未來能源，那麼同步輻射實驗室的加速環就是照亮未知領域的一束光：打開了這盞燈，我們能看清這個世界的每一個細微之處。

在中科大校園安靜的西南角，午後的陽光照得外牆上「國家同步輻射實驗室」幾個大字閃閃發光，院子里種著各種各樣的植物，實驗室主體建築看上去就像一個飛碟。講解老師輸入密碼，打開厚厚的鉛門，耳邊是巨型機器的嗡鳴聲，你會覺得自己是進入了藏寶洞的阿里巴巴，眼前是一個亮堂堂的新世界。於是你就能理解為什麼科學家會說，「這東西就是個光！」

▲ 一推開鉛門，見到的就是這樣的景象。

在參觀之前，工作坊的成員有許多奇怪的想像，「同步輻射」一詞聽起來感覺是兩個大功率微波爐。簡單來說，同步輻射就是一個強光源，工作原理就是讓接近光速的帶電粒子走曲線，每秒在切線方向就會放出幾十萬次光。這種現象最初是在同步加速器上發現的，當電子被加速到接近光速時，實驗人員覺得自己在某個瞬間看到了光，這其實就是磁場無法約束的光從裡面漏出來了。

中科大校園裡的這台設備是國內的第二代光源，能覆蓋從遠紅外到X射線範圍內的全光譜，這也就意味著可以作為一個開放的實驗平台，與許多其他學科合作。光像是一把尺子，波長就是刻度，實驗需要研究什麼尺度的結構，就用什麼波長的光。

▲ 實驗室里各種不知道做什麼用的器材

實驗室參與過的項目五花八門，從材料科學、考古、天文到醫學幾乎樣樣包括：

嫦娥二號在繞月飛行時，鏡頭裡捕捉的圖像經過同步輻射實驗室的分析，幫助科學家們發現月球表面分布著大量高純度的氧化鐵。重金屬打造的納米級粗細的線用於宇航服，直徑只有頭髮1/3的螺絲能放置在心臟血液流量控制器中。楚國墓地里的玻璃珠被發現與歐洲的做工非常相似，說明北方游牧民族很可能在絲綢之路前就打通了一條玻璃之路。甚至還可以用於建造快速成像CT，把檢查所花費的時間從半個小時縮短到幾秒。

講解老師有著科研人員的樸實，說起老一輩作出的奮鬥和犧牲時，你能感受到他們肩上擔子的重量，而談到自己參與過的項目會激動得眉飛色舞。雖然科幻作家們在作品中描繪了許多個反烏托邦，但現實中的科研工作者仍然對未來充滿信心。這或許正是科技與科幻關係的寫照：一個是發明家和工程師，帶著世界飛進更廣闊的空間；另一個是領航員，讓人類不至於在無數個岔道中迷失方向。

在這些實驗室中，你能看到未來的許多個位面

托卡馬克和同步輻射目前或許還是普通人生活以外的另一個世界，但有些曾經被定義成「未來」的技術——比如人工智慧——已經變成了我們觸手可及的現實，每一點動靜都會引發新一輪的討論。科技的發展帶來了新的生活場景，促使關注未來的人們進行新的思考。

▲ 科大訊飛園區

在60年代中期，計算機還沒有進入大規模集成電路階段時，科幻作品中就出現了聯網的概念；網路出現後，作家們又開始思考賽博格、虛擬世界，以及人類電子化之後如何進入地球以外更加廣闊的空間。20年前，機器人老師給學生講課會被認為是未來教育，而今天科大訊飛研究的智能課堂完全是另一番景象：AI智能閱卷完成了97%的工作量，標準化語音評測能精確分析你的發音究竟是聲母不對還是音調有問題，863類人計劃還打算讓AI在2020年參加高考並考入一本。智能家居、法庭記錄、醫療輔助、同步翻譯、語音合成……就像曾經的阿波羅計劃一樣，新技術將帶動一大批相關領域的發展，新場景的出現還可能成為未來人心中「電子時代的田園牧歌式回憶」。

▲ AI已經能實現即時語音轉寫和翻譯。

許多科幻小說對技術細節並不會進行細緻的描繪，既因為存在創作門檻，又因為前沿技術的更新常常比我們想像的更快，說到底，技術只是前奏，而真正能造成廣泛重大影響的，還是這項技術可能帶來怎樣的社會改變。

▲ 經過準直後的實驗儀器。

在科學島和同步輻射實驗室中，那些現代科技金屬巨獸或靜靜地等待養護或輕輕地嗡鳴，旁邊是略顯雜亂的工作台，掛著「已準直勿動」標籤的精密儀器，12小時輪班的科學家們在研究寫滿了一白板的公式。前沿科學工作者不是時間旅行者，但他們是現實世界中離未來最近的一些人，很可能將先於我們見到未來的無數個位面。

要我說，這真是太浪漫了。

關鍵詞：#科技# #工作坊#

責編：兔子瞧

作者/ 攝影：Reaka，轉碼員，《不存在日報》記者，冷僻故事愛好者。期待有一天能在街角遇見藍盒子，去看看galaxies far far away。

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