集思广议：《光环》背后的“科学”和“不科学” _ 游民星空 Gamersky.com

　　译者注：在游戏中寻找真实的人也许很疯狂，但如今，本文的原作者，一位名叫Kevin Grazier的大能严肃地告诉你，《光环》背后其实有很多“不科学”的设定。

我们为何会在游戏中寻求真实？

　　几年前，在一次天文讲座散场之后，我和几个观众跑到饭店闲聊，话题从太空越扯越远，一直扯到最喜欢看的电影。作为在场的唯一一名学者，其他人对此很是期待：“您打算推荐什么纪录片？”“您最喜欢的经典电影是什么？”如此等等……但我的回答让他们失望了，当时我只说了一句：“在工作榨干了脑细胞之后，我只想看炫酷的爆炸场面。”

　　正是因此，我成了射击游戏的粉丝，其中最喜欢的莫过于Bungie出品的《光环》：它看上去就像是《环形世界（Ringworld）》和《异形》的集合体，其中前者是1970年代最经典的科幻小说，后者是我最喜欢的科幻大片。

《光环》中有大量彩蛋向《异形》致敬

　　其实，稍加注意就能发现，《光环》的世界观和剧情并非原创，它的灵感完全来自借鉴和拼凑。仅大致浏览一遍，就能看出《光环》向《异形》致敬的内容：士官长“秋风之墩”号上的讲话，明显照搬了《异形2》开头艾尔·亚彭中士（Sergeant Al Apone）激励下属的一幕；舰桥后方的公告版上有一张寻猫启事——猫的名字叫Jonesy，和《异形》中女主宠物的名字如出一辙。

　　但玩家并不关心这些。毕竟，他们需要的只是满足——通过成为虚拟世界的一部分，他们可以暂时摆脱日常琐事，并从中感受到某种不凡。由此催生了一个问题：开发游戏也好，体验游戏也罢，核心都是为了娱乐——既然如此，为何制作组会不厌其烦地丰富设定？为何关注细节的玩家随处可见？事实上，这就要从科幻作品自身说起——但凡好的科幻作品，往往要满足两个条件：1.它的想象力足够丰富2.其中所有的设想，都必须有科学逻辑作为支撑，只有这样，它们才能产生足够的吸引力。

　　这种情况就像是带领别人去探险，首先，你必须给他们开始行动的理由，如果想象力不够丰富，读者就根本不会为故事买账；看到脑洞大开的引子之后，他们肯定会怀疑，接着，你应该做的，就是想方设法告诉他们——这些设定其实有可能实现。带着好奇，也为了探索真相，读者会将探索进行下去，直到最后心悦诚服、恍然大悟，而这些就需要严密的设定。由此就形成了所谓的“代入感”。这也是为何如今“硬科幻”盛行，“太空牛仔”衰亡的原因，在内容、深度和代入感上，前者优势非常明显。

自身的独一无二，和对读者好奇心的巧妙利用，是“硬科幻”风靡的原因之一，其中一个例子就是去年很火的《星际穿越》

建造“光环”要拆掉半个地球！？

　　论设定的详细程度，《光环》在各个方面都名列前茅，其设定集、衍生漫画和故事集可以塞满一整个书柜。在其中，最有趣的部分莫过于“光环”自身，这种太空建筑不仅是“先行者”的实验室，还是关押洪魔的监狱和强大的星际武器。

　　这一概念来自1970年发行的小说《环形世界》，在设定中，作者拉里·尼文后来解释道：“这是种独特的太空建筑。我的设想是，围绕木星建造一条半径9300万英里、总长6亿英里的人造环带，如果我们有与木星重量相同的材料，就能令让这个环带达到1000英里宽、1000米厚，而且比其它太空建筑更牢固和稳定。”

拉里·尼文的“环形世界”和游戏中的“光环”，两者的不同首先在于尺寸（“光环”更小）；此外，“光环”是围绕行星旋转的超级空间站，而“环形世界”则直接在一颗恒星的轨道上修建

　　如果对比上述两张图片，不难发现，“光环”几乎照抄了“环形世界”的设计。同时，依照官方设定，其直径为5000公里，宽度为320千米，面积为471万平方千米——接近美国领土面积的一半。有人也许会问，建造这么巨大的“光环”运用了什么材料，数量有多少？这个问题也困扰着小说家，通常，小说只会模糊地提到，太空飞行器都由重量轻、延展性好、甚至能自动产生推力的“特殊物体”修建。

　　官方小说《光环：致远星陷落》也采用了这种套路，在开篇，主角试图分析“04号设施”的成分，但得到的答案是“无法确定”。事实上，要想严肃地探讨“光环”的建造，必须将目光投向现实中的元素，就像是化学课上常提到的碳、铁、铝等，它们也是整个宇宙的物质基础。

建造“光环”的物质，最终还要从已知的元素中找

　　尽管构成无法得知，但可以肯定，要想确保“光环”的结构坚固，其成分至少要能维持稳定的固态，不仅如此，它们还要在宇宙中分布广泛，这样才能保证来源和开采。其原料的一部分可能是某种合金，其中包含铁和镍等元素，它们是类地行星内核的组成部分，而且在宇宙中非常常见。另外一种有潜力的物质是碳的复合物——比如用于国际空间站中碳纤维管和2004年之后开发出的石墨烯，它们重量很轻，而且拥有许多其它良好的物理特性。

　　于是我们可以做一个假设：光环的主结构既包含了碳的复合物，同时还有大量合金制造的零件和设备。其中前者的密度大约在1.75吨/立方米，铁的密度在7.85吨/立方米。不妨先将其先定为5吨/立方米。接下来，我们只需要从其尺寸入手，确定光环的体积。

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　　直径5000千米，宽度320千米，厚度22.3千米，体积2.4亿立方千米：这些都是“光环”的原始设定，其体积相当于地球总体积的0.02%。此外，我们还假设了其大致密度——即5吨/立方米，据此，我们只差一个条件便能推导出重量：简单地说，就是“光环”中多少是纯粹的空间，又有多少是设备和结构？

　　正如我们在游戏中看到的那样，“光环”上有广阔的空间供“先行者”居住，但同时也是一座超级武器和实验室。根据游戏中的画面，不妨假设其中70%是空旷的。通过体积（2.4亿立方千米）乘以密度，再乘以30%，我们能推算出“光环”的重量大约是3600万亿吨——这又是一个怎样的概念？一般认为，地球的重量是60万亿亿吨——“光环”的重量，其实大约与0.006个地球相等。

　　这也意味着，为建造一座光环，很可能改变一座星球的面貌。更令问题复杂化的是，并不是什么星球上的材料都能用于“光环”建造。比如说我们生活的太阳系，土星和木星其实是一团气体，要想开发利用很难，而地球、金星、水星等行星虽然拥有固态外壳，但能直接用于建造“光环”的材料也并不多，比如地核中的金属就很难利用。换句话说，用人类目前低下的生产力，需要将一个大陆的资源消耗殆尽，才能诞生如此惊人的工程——从这个角度说，“光环”的确是宇宙级别的建筑奇迹，“先行者”的文明水平也是我们无法企及的。

“极限星”的存在违背了宇宙定律！

　　我们再来说“光环”中的宇宙设定。在1代和2代中，一个比较著名的星球是“04号设施”所在极限星（threshold），它围绕着恒星Soell旋转，外观很像木星。事实上，有很多证据表明，极限星在设定上模仿了木星的参数：首先，它的直径（214604千米）恰好是木星的1.5倍，同时，其成分也和木星一样，都是氨气和氢硫化铵——这些细节都是开发者故意制造的，但弄巧成拙的是，在真实宇宙中，这样的星球其实几乎不可能存在。

木星已经代表了气态行星体积的极限，换句话说，比它质量更大的“极限星”，几乎不可能再以气态行星的形态存在

　　首先，木星已经代表了气态行星体积的极限，假如有体积是其1.5倍、成分相同的气态行星，其重量大约是3.8倍，在引力作用下，它的构成物质一定会不断向内坍缩，直到实现的最终“稳定”，在经过上述变化之后，其尺寸反而会比木星要小，并呈现出不同于木星的外观。

　　同样，假如极限星真的能以1.5倍于木星的体积存在，重量便不可能只是后者的3.8倍，而是20倍。这类天体被称为“褐矮星”，其质量在木星的12倍到84倍之间，如果再大，其内核就会出现聚变反应，进而“升格”为恒星。早在1960年代，这种天体的存在便被科学们预言过，但人类观测到它们的存在却是在1995年。这颗褐矮星后来被命名为Teide 1，质量是木星的55倍，但直径只有木星的两倍。如果靠近观察，它也不会像极限星那样呈现出棕色的外观，由于发出的可见光非常少，在宇宙中，这些褐矮星的存在几乎很难被肉眼察觉。

从左至右依次为：太阳、低质量恒星、褐矮星、木星和地球，其中褐矮星上的红色仅仅是为了让你看清楚它的存在而已……

　　对极限星来说，最有趣的不只是尺寸和颜色，而是它只有一颗卫星——基座星（Basis）。按照描述，基座星直径超过1万公里，体积与6.5个地球相等。目前，但凡观测到的气态行星，卫星通常比较小，数量则比较多：比如木星有36颗卫星，土星有48颗，这是由于它们远离恒星，且引力较强所致。唯一行得通的解释是，之前，其它卫星也许存在，但其中一部分在“先行者”建造“光环”中消耗掉了；而另一部分则因为影响“光环”的运转而被清理殆尽。

“光环”不怕小行星撞击吗？

　　在Installation 04上，先行者建造的人工智能“343引导者”会向你透露，这一太空建筑存在了101217年，这也意味着，在漫长的岁月里，它肯定有小行星和太空碎片撞击的风险。比如说美国的哈勃太空望远镜，从2002年升空至今，它在不到15年内就遭遇了近千次撞击，同样，作为空前绝后的人造天体，“光环”也不可能摆脱撞击的危险。

“光环”最致命的一次撞击恰恰来自“秋风之墩”号

　　颇具讽刺的是，其中最重的一次撞击恰恰发生在游戏中，为避免洪魔扩散，士官长遥控“秋风之墩”号与其同归于尽——既然“光环”并非坚不可摧，那么是什么保证了它的安全？对此，粉丝会告诉你是：在建造之初，“先行者”们就为它安装了保护力场。然而，无论在士官长的救生艇停靠时，还是最终被引爆时，这种力场都没有表现出来。

　　其实，唯一可能的解释是：“先行者”对极限星周围的轨道进行了清理，从而制造了一个安全的环境，这也可以说明为何极限星的卫星只有“基座星”一颗——然而，就在即将自圆其说的时候，开发商突然推翻了这一设定。

　　2009年，开发商Bungie在《光环故事圣经（Halo Story Bible）》中写道，基座星只是12颗卫星中的一颗，这就等于自己制造了悖论。不仅如此，如果分析基座星本身，也会发现不少奇怪的问题。

靠近准星的就是“基座星”

　　首先，作为行星的卫星，它太庞大了，直径达到了24838千米，是地球的两倍，这在宇宙中非常罕见。不仅如此，极限星之类的超级行星通常会释放能量。这里的还拿木星为例，如果地球人真能看见木星的磁力层，尽管距离比月球远了1700倍，但它看起来仍比满月大上5倍。如此庞大而密集的磁场产生了电子，让它们沿磁场线高速运动，其中一些电子甚至在运动过程中加速到光速，从而产生致命的辐射：假如有生物登上了木星最主要的卫星——木卫一，几分钟内就将因辐射死去。同样，像极限星这样的、由甲烷构成的行星，也会有类似的物理学特性。出于这个原因，《光环》第二部第6关原本计划发生在“基座星”上，但为了让设定符合科学常识，因此这一关最终改到了“极限星”周围的气矿附近。

　　不仅如此，和地球一样，木星及周围的卫星还暴露在另一种致命的粒子流之下，它就是太阳风。但幸运的是，地球磁场的存在——这些高能粒子在磁力作用下发生了偏转。从今天人类发射的空间站，到先行者的“光环”，要想保证安全，都需要用磁场对太阳风进行屏蔽。由于电线绕一圈能产生磁场，因此这不是什么尖端技术。真正的挑战在于，如何让磁场遍布“光环”471万平方千米面积的每一个角落。想想把美国铺满电线的景象，仅这一点就让人不寒而栗。

在《光环》上，子弹不按直线飞行？

　　在介绍了“光环”所处的宇宙之后，我们进入下一个问题：“光环”上有着怎样的重力情况？在故事发生的2550年代，人类则要借助太空船的旋转，用离心力模拟重力——与星盟的人造重力技术相比，后者可谓相当原始，但耐人寻味的是，它也是“光环”上的重力来源。

　　这一设定并不是因为“先行者”们决策失误，而是制作组在向《环形世界》致敬，在一篇阐述设定的文章中，作者拉里·尼文做了这样的解释：“（与其它太空建筑相比），建造环形世界还有不少好处：只要保证高速旋转，它就能用离心力制造出与地球相同的重力。”在设定中，“光环”的重力水平与地球非常接近，即9.8G，而对这座直径5000千米的太空建筑来说，要实现这一点，需要其转速达到11.2千米/秒，每1小时15分钟就要自转一次，每天要旋转19.2次。

　　由于“光环”上有模拟引力，因此从理论上说，上面不少物理现象都与地球相似。然而，为了刻意展示“外星环境”，《光环》游戏中出现了不少穿帮的场景。《光环：战斗进化》第二关中，有这样一个场面，瀑布上的水呈钝圆的轨迹落向地面，这一点违反了科学原理。

绿色抛物线为“光环”上的水滴下落轨迹

　　在上图中，展示了在相同的情况下：一滴水在地球和“光环”上落地的轨迹。在这里，我们假定瀑布有305米高，且水流的流向与光环的自转方向相同，不难发现，水的落点只会比地球偏两米——观察者几乎感受不到其中的区别。

左侧和右侧分别为：向“光环”自转相反和相同方向开火时，一枚炮弹的飞行弹道

　　但在同样的环境下，远程武器受到的影响无疑更大。让我们假设一辆“天蝎”坦克发射了一枚超高速炮弹，在地球上，无论发射方向如何，这枚炮弹都将沿一条相同的轨道飞行，但“光环”上情况就不同了。在上面展示的，正是在假定在引力与地球相近的“光环”上，一枚炮弹的飞行轨迹，假定其炮口初速是1000米/秒，红、绿、蓝、黑四条线段分别展示的是炮口仰角为30、45、60和90度时炮弹的飞行弹道。其中，右半部分展示的是开炮方向与“光环”自转方向相同时的情况，而左半部分展示的是与“光环”自转方向相反时。此时，我们可以看到，和地球的情况不同，炮弹在垂直射入天空后并没有坠向原地——在快速自转的作用下，它落在了18公里外的地方。同样，炮弹朝不同方向发射，也将拥有不同的飞行轨迹：假如朝与光环自转相同的方向开火，炮弹将获得更高的发射速度，但射程更近；如果相反，其飞行速度将变慢，但射程会变远。

幸运的是，《光环》中大多数战斗都发生在近距离，且采用的是高能粒子武器，它们基本不会受到离心力的影响。

　　这种情况下，只有计算机能根据“光环”自转的速度和开火方向等数据，推算出正确的弹道。这些在《光环》的设定中也有所展现。游戏第一部中，士官长的突击步枪上就有一个类似罗盘的装置，指针指向极限星（但其实指向“光环”的自转方向更合适些）。在光环的自转方向确定的情况下，步枪上的微处理芯片很容易根据相关数据，计算出正确的瞄准方向和子弹落点。

步枪瞄准镜上的箭头指向了极限星

人类无法驾驶飞船靠近“光环”？

　　假如你驾驶宇宙飞行器，该如何与“光环”对接？然而，按游戏的设定，即使有计算机的辅助，你想靠上光环都非常困难。以04号光环为例，它首先在以每小时超过20000公里的速度围绕极限星运动；同时，为制造人工引力，它又在以11.2千米/秒（即40320公里/小时）的速度自转，这需要一系列复杂的对接程序。不仅如此，操纵者还要面对另一个危险因素——它就是“光环”表层的空气。

救生艇能在“光环”上的“硬着陆”其实是不幸中的万幸……

　　拉里·尼文对“环形世界”的描述是：“环形世界甚至不需要屋顶，只要让墙达到几千英里的高度，并且对准太阳，那么将不会有空气从边缘泄露，同时将保障所有人的生活。”而“光环”的设计也与之相似。为确保顺利着陆，飞行器必须以每小时超过20000公里的速度不断靠近，但这意味着，当其切入光环内部的空气时，遭遇的空气阻力会转化成热能，同时还会遭到各种气流扰乱，考虑到士官长的救生艇导航设备可能不全，它能在“光环”上着陆实在是一种奇迹。

最后的话

　　由于篇幅所限，本文只能到此结束，但需要坦承的是，其中的内容，不过是天文学与物理学的冰山一角而已。从武器设定到自然景观，《光环》的知识足以写一本书，它们体现于不经意中，却无时无刻不蕴藏着深刻，而这也正是科学的神奇之处。

　　但愿本文的内容，能引起读者对《光环》和科学本身的兴趣。

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