科学细读《星际争霸||》重要问题

暴雪游戏公司终于发售了让玩家苦等12年的《星际争霸II：自由之翼》，与“星球大战世界”、“阿凡达世界”一样，整个星际争霸中的种族、人物、角色、设备、武器是在一个精密设计的世界观中想象出来的，而许多细节的想象，又紧密契合着我们当代对于天文学、物理学、生物学的科学认知，使得星际世界场景宏大却又真实可信。故此，我们与国内外多位星际爱好者一同制作了此专题，对星际争霸中的科学细节一一进行探寻。

克普鲁星区在何方?

星际争霸的绝大部分故事都发生在克普鲁星区(Koprulu Sector)，很多地方它被误译为“克普鲁星系”，实际上它并不是一个银河之外的外星系，在游戏设计中，这块“克普鲁区域”又被称为类地区域，也就是那个地方的太空条件与地球附近类似，而且它从整体上被人族统治。

因此按照我们从游戏故事中得到的数据，克普鲁星区位于银河系的边缘，离开我们太阳系有6万光年。这个数据跟我们目前对银河系的观测非常吻合。银河系的直径超过10万光年，最远的银晕距离中心可达30万光年之多，而太阳距离银河系中心大概是3.3万光年。

在这个区域，游戏中提到了10个行星系统，每个系统各包含了至少一颗存在生命的行星。例如，萨拉系(Sara System)它拥有两颗行星，玛尔·萨拉(Mar Sara)行星由人族居住，800万居民，是荒地、山脉、沙漠地貌，而另一颗行星是绍尔·萨拉(ChauSara)，它有一些绿地。更好玩的是这个这个“外太阳系”还拥有小行星带，当然它肯定是星际旅行时的一个不小的障碍。而萨拉系的太阳，则跟我们太阳系的太阳也类似，是一颗黄色的恒星。

星际争霸II对10个外太阳系(太阳系外的与太阳系类似的系统)都做了非常精致的设计，其中有的行星还有卫星，有的甚至有多颗。有的“太阳”是橘黄色的，有的“太阳”甚至是两颗恒星所组成的双星系统。把目前我们对行星系统所得到的研究结果非常科学、符合逻辑的放到了背景中，使得整个故事至少从天文知识上来说，不违背基本的天文学常识和现有理论。有些细节虽然有一些稍微夸大的科幻成分，但却想象得合情合理。

星际2对具体行星的参数设定更是让人佩服。例如艾尔系的艾尔星(Aiur)是这个系的第三颗行星，直径13.273千米，自转倾角185度，引力参数Q98，有一颗卫星。这样精细的设计是需要天文学、地学、物理学备方面知识综合运用才能设计而出的。太阳系内的行星分为三类：(1)和地球物理性质相近的类地行星，包括水星、金星、地球、火星；(2)包括木星、土星在内的巨行星；(3)包括天王星、海王星在内的远日行星。星际争霸II中的系外行星(太阳系外)也参照此分类。

在搜寻地外生命的时候，类地行星(如火星)以及巨行星的卫星(如土卫六)，都是科学家们搜寻的首选。虽然星际争霸II展示了一幅史诗般的地外生命争战画卷，可是到目前为止，人类已发现的490颗系外行星中，还没有一颗是类地行星。

也许有一天，我们真的可以在银河系边缘，找到一个适合生命存在的“克普鲁区域”，找到生命群集的图像。不知到那个时候，《星际争霸》会出到第几代了。

神人虫的文明比较研究

神族(Protoss)、人族(Terran)、虫族(Zerg)的互相争斗是星际故事的主题。这三种生物以各自不同的形态延续自己的种族，各有所长。因为游戏设计的需要，三个种族的力量必须取得平衡。所以“文明”的高低实在不是最重要的事情。但在亚洲战网上，几乎所有的高手都使用虫族。

虫族(Zerg)

虫族社会中，所有成员听命于唯一的主宰，它拥有强大的思考能力，记忆和远见超出其他种族的任何个体，并通过脑虫、女王和王虫分层控制全体虫族成员。

虫族没有文字与外在的信息记录系统，它们把发生过的一切，包括被俘获人族与神族的生物特性、变异积累而产生的新器官，都以基因融合的方式，整合在自己的肉体中，这种记录方式同时造成了单独开发生物能力的技术发展一元化。　所以这是一个极端化的有技术无文化的社会，普通成员没有任何自我思想和“精神生活”。这种把全种族的智能集中于少数个体的高度集权社会组织，带来了高度的效率和执行力。但把知识集中在少数个体将增高该种族生存能力的脆性。如果少数个体被“斩首”，剩余部分将陷入混乱，大量信息永久丢失。比起前者，后者的损失对社会的重建损害更大。

人族(Terran)

人族的祖先是被地球流放的人类，和地球上一样，克鲁普星区的每个人族个体都有自己的想法，在对社会资源和权力的争夺中，多样的思想彼此冲击，从不停歇。在不断的试错和纠错中，人族社会一边内耗一边蹒跚前行。严酷的环境压力，催生了专制的联邦政权；虫族入侵发生的社会动荡也被野心家蒙斯克皇帝利用来攫取权力借机上位；但也不乏雷诺这样的人，不愿与当权者同流合污而奋起反抗。

人族个体思想的多样性导致混乱的同时。也带来了高度的可变性和适应性，无论环境如何变化，人族总能找到合适的方案来适应形势。这种适应性，也表现在游戏中人族建筑和单位的设定上。人族的建筑物可以建筑在任何尚未被虫苔覆盖的地面上，重要建筑物还可以升空自由移动，不能移动的建筑物也可以资源回收。而且人族的兵种搭配也是各族中最丰富的。

神族(Protoss)

和虫族同样古老的神族，极其自信于强大的幽能力量，及其带来高度发达的科技，他们似乎是一个将宗教灵修和科学技术糅合在一起的种族。

强大的武力保证了神族能够轻易取得所需要的资源，也许这也是神族成员注重精神生活和自律的原因。否则，战火一起，破坏力巨大的武器将对人口稀少的神族带来难以承受的伤痛，他们的生物性较低，缺乏像虫族那样的快速繁殖能力。

神族成员恪守古老宗教的教条，行事理性克制而保守，必要的时候凭借其武力来维持自身世界的秩序与和平。与人族不同，遭遇虫族入侵后，这样的社会面对战斗力量的巨大损失时，并没有发生混乱和动荡，整个社会，包括曾经被放逐的神族成员，都在为种族延续而殊死战斗，这种精神层面的互相认同对社会成员产生的凝聚力，使神族文明表现出了极其强大的韧性。

虫族扩张所用虫苔是如何繁殖的?

“这是什么?这地面看起来是活的!”当人族英雄吉姆·雷诺在玛尔萨拉(Mar Sara)第一次踏上虫苔(creep)时，不由得发出惊呼。没错，任何人面对这种沿地面四处蔓延的紫色地毯时都会吃惊不小。

在星际争霸体系里，虫苔最初从虫族的孵化所(hatchery)中蔓生出来，铺满附近的每处地面。它具有细胞结构，为虫族的建筑和幼虫提供营养，工蜂(drone)必须在虫苔上才能特化成虫族的建筑，而人族和神族的建筑物都无法建造或传送到虫苔上。虫苔

可由孢子散播，不耐高温，但可以在太空和水面上生长。即使没有异化虫(zergling)突然从里面跳出来扑向你，你也不大可能会喜欢它。

万幸，我们的现实世界里并没有这种东西，是吧?错了。地球上还真有几类这样的生命体。最典型的例子是黏菌，它们多数色彩鲜艳，在森林中潮湿的腐殖质和倒木上很醒目。黏菌是一类具有细胞核的低等生物。它们既可以像变形虫那样生活，又能像真菌那样产生孢子来繁殖和扩散。黏菌有时候会被误以为是真菌。尽管研究黏菌的多为真菌学家，但它们不属于真正意义上的真菌，而是变形虫的一类。

黏菌也可以分为几大类，以其中一类为例。孢子萌发后，黏菌通过扩增形成一团没有固定形状的多核的原生质体，成为变形体。变形体在基质表面向四周扩展并摄取基质的营养。当黏菌探明了所覆盖区域的营养分布后，便开始调整形状形成网状结构，把分散的营养物质与黏菌的其他部分连接起来，并把营养输送到需要的地方。当营养即将耗尽的时候，黏菌形成孢子囊，从中产生用来散播和繁殖的孢子。

黏菌和游戏中的虫苔有很多相似之处，可由孢子散播，在富营养的地面生长，把营养输送到需要的地方，怕热怕干。除此之外，黏菌还表现出了某种程度的“智能”，比如在一个复杂的迷宫中，黏菌能够用最短的路径将两块食物连接起来。北海道大学和广岛大学等机构的人员在2010年年初公布了他们的一个有趣实验的报告。他们做了一块和日本东京附近形状相同的区域，并且在与各大城市等同的位置上放上食物块，然后将黏菌Physarum polycepha—lum接种到相当于东京位置的食物块上后，黏菌便蔓延至整个区域。随着时间的推移，营养缺乏区域的黏菌逐渐消亡，而链接食物的黏菌菌束加粗，最终形成了把所有食物连接在一起的网络。这个网络和现实中的东京铁路系统的形状高度相似。日本科学家们通过这一实验探讨了将黏菌“智能”用于指导解决现实问题的可能性，同时也暗地显摆了一下日本的铁路规划符合自然规律。

黏菌的“智能”实为一种简单的“蚁群算法”。和蚂蚁寻找食物一样，黏菌通过随机尝试来探索周围环境，当食物被定位后，信息被反馈回来，通向食物的路径便被不断加强。同时，其他通向食物的路径也被不断尝试。随着时间的推移，留下来的将是最优的解决方案。

至少虫苔还没有那么全能和智能。想象—下，虫族建筑物由虫苔直接特化形成，资源采集也依靠虫苔上分化出来的几个用来吸收晶矿和气体的特化组织，虫族的工蜂将直接出局。从此再也没有拥挤纷乱的矿区交通，来偷袭的对手在矿区发现的只是空地上一堆密密麻麻的防御。大量的APM(Action Per Minute每分钟操作次数，星际玩家对游戏操控的专业概念)可以被节省下来，用于侦察和战斗，虫族玩家将是多么令人头疼的对手。

怎样装备一个人族机枪兵?

在星际争霸中，机枪兵是人族最基本的战斗单位。当游戏开始，他们第一批出现在基地旁，他们会参与每一场史诗般的战斗，而且当你的基地快要被打爆时他们是留在你身边的最后依靠。所以，真该花时间去了解—下他们是如何运作的!

暴雪公司为人族英雄将自己武装成一个机枪兵专门制作了一段视频，逼真地向我们描述了制造一个机枪兵所涉及的技术，以及人族整体的科技水平。在他们身上的确有些科技含量相当高的玩意儿。

言归正传，让我们看看从这段视频里可以发现些什么。

首先，开火的枪口闪烁着强光，这告诉我们即使在未来，科技水平也没有高到我们无法识别的程度，他们仍然在使用着类似闪光弹—样的过时武器，虽然整间屋子摆满了未来感极强的“高科技设施”。紧接着，我们看到了一扇厚得不可思议的巨型防爆破门，这是为了关住里边的某些东西，还是为了不让外边的某些东西冲进来呢?或许这些门是为了保证即使外边有一大群虫族正在撕裂护墙时，兵营中仍然能够源源不断地制造单位?

终于见到了我们的机枪兵，让人感兴趣的是他居然是个囚犯，并且有一身有点恐怖的腱子肉!当那台计算机的屏幕上显示他的信息时，如果你看得仔细些，会在右下角看到一行字：基因改造型，这大概是这家伙健壮肌肉的原因。

那些从房间的墙上探出的快速、精确运转的机械手毫无疑问也是相当现实主义的，我们只要到本田公司看看他们的装配流水线，那上面大批专业分工的机器人在一起合作装配汽车的场景和机枪兵装配盔甲没什么两样。

现实中的军事和机器人学领域正在研制各种各样的机械盔甲，《新知客》此前便介绍过不少，它们的能力目前还不能和《星际》中的机枪兵盔甲相匹敌。大部分这类研制中的盔甲都是为了让使用者能够举起更重的负载，它们并没有像机枪兵盔甲一样被武装化和高压处理，不过这一天的到来也许只是时间问题。目前，已有的机械骨骼装置已经能够有效地放大使用者的力量，它们将被广泛应用于战场、建筑工地，以及为残疾人服务。

如果仔细地看视频，会发现实际上有许多机械硬件是被植入机枪兵的肌肉内部的。现在已有的动力盔甲还无法如此紧密地与它的使用者相融合，不过，目前的融合假肢技术通过附着在肌肉上的感应器的方法测量神经的电信号，以操控假肢，这似乎比在肌肉里植入硬件的粗暴手段要文明一些。

最后，视频中的机枪兵的盔甲值得好好研究的是它的动力来源。在盔甲运行时，从内部传出了气缸的声音，几秒钟之后我们看到了装甲顶部有两个孔像微型喷气机引擎一样射出了火焰。可以猜想气缸为这部盔甲提供了动力，如果喷气引擎是这种动力的排热通道的话，那么这部盔甲可能是以核聚变或核裂变为动力的，这是目前人类所了解的唯一能够在很小的空间消耗如此大的热量和能量的方法。

如果这是真的，那么在这部视频所展示出的所有信息中，机枪兵盔甲的动力系统在技术领域中是最为先进的。因为当代最小的核裂变能源设备只能做到一座小房子般大小，而核聚变装置更是连能量的输出大于输入都做不到，更不要提将它们小型化到背包大小装进盔甲里去了。

关于机枪兵，还有很多可以讨论的地方，比如，他们的高斯枪是如何运作的?他们的背包里有什么?在星际争霸I中，铀238的提纯是如何做到的?这些问题都有待好好研究。

神族的等离子体护盾可以实现么?

神族拥有超级技术、强有力的作战单位，以及酷毙了的等离子盾(Plasma Shield)。在游戏之中，神族的等离子盾可以防护几乎一切攻击，从最低等的探路者到巨型战舰都不例外，一个神族的巨像如果升级了等离子护盾，对敌方的低等级单位来说简直就是噩梦。这让人非常好奇，是否真的有这样一种防护装置，以及这个力盾真的能工作么?

从某种程度上说，是可以的。这取决于我们对力盾的定义，以及我们想阻止什么东西通过力盾。在物理学中，电磁场可以对带

电粒子施加作用力，可以称之为“力场”。如果按照这种定义，美国宇航局(NASA)已经有一些研究，如何利用太空飞船和月球基地上的力场来做力盾。因为在外太空中建立基地的最大困难是大量的宇宙辐射，对人类造成致命的危险。即使我们有能力让人类登陆火星，可那里存在着太多的辐射一来自太阳以及星系间的高能粒子，人类也没有办法在火星长久地住下去。

为此，NASA曾经的“先进概念研究所”(很可惜由于缺乏资金已经关闭了)研究用电磁盾来屏蔽辐射粒子。比如他们提出用带电球来形成力场，屏蔽辐射，用于保护外星基地中的人员安全。他们的另外一项研究是研究用等离子体来形成一个防护罩，保护太空飞船中船员的安全。实际上，人类和诸多物种早就生活在这种电磁力场防护之中了，因为地球磁场就能够弯曲太阳风，防止它直接吹掠地球表面，当然，两极除外，这也是为什么我们只能在两极看到极光。

不过坦率地说，这些力盾和星级争霸中神族所使用的那种都很不一样，我们需要一种可以挡人族子弹，防护刺蛇地刺的力盾。很可惜，目前还不存在这种力盾。不过有一种现象真的可以实现类似的效果，那就是等离子窗口。

“等离子体”是在宇宙中固态、液态、气态之外广泛存在的—种物质形态，包括太阳、恒星、闪电，故也称为“第四态”，也有的称其为“超气态”或“电浆体”。克鲁克斯在1879年发现，和固体、液体、气体一样，等离子体也具备不同的类型，物理性质相差巨大，但都是以自由电子和带电离子为主要成分。严格来说，等离子体的总带电量仍是中性，藉由电场或磁场的高动能将外层的电子击出，结果电子不再被束缚于原子核，而成为高位能高动能的自由电子，这样便组成了一个气体状的团。

等离子体导电率极高，与电磁场存在极强的耦合作用，用电磁场可以加以控制，比如焊工们用高温等离子体焊接金属。而一个薄层的等离子体可以用磁场束缚住，便与科幻小说中的等离子体盾很类似了：等离子体越热，它就会变得越黏稠，于是就可以隔绝空气与真空。因此，如果动用更高的能量，我们的确可以防护住尺度更大的物质。目前能实现的等离子窗口很小，但是如果有足够的能量输入，它就可以变得更大。而且，不同类型的等离子体从温度、离子化程度、密度到化学组成差别很大，寻找到合适的等离子体我们便可能造出神族的力盾。

但有一点很遗憾，等离子体窗口对电磁辐射几乎是全透明的，因此它无法防护辐射武器。

其他一些有趣的星际争霸||问题

虫族如何跨越太空迁徙?

当一个健壮的人暴露在真空，皮肤表面的汗液由于低温而结晶，然后扩展到组织细胞、血液、神经组织，大概只能坚持15秒的自我意识。

目前发现能承受宇宙中的辐射，在太空环境存活的地球生物地球生物仅限于缓步动物门的个别种群，它们被称为水熊虫，可以迅速排出水分"避免冻结，同时停止代谢，进入休眠。虫族不能休眠，还需要在太空飞行，也许它们的表皮含有某种超几丁质，在低温下依然保持良好的物理特性。而且它们需要隔离性超强的内表皮，在进入太空之前，将表层水分排出并储存于内表皮里层的包囊中。让外表皮处于独立休眠状态，其神经系统也完全隔断。

飞行动力就简单很多，也许有两种不同体液在虫族体内混合以产生气体，利用喷射的反作用力不断加速，这在地球的生物之中是有范例可循的。最后，在太空环境下繁衍和进化是个问题，因为很难捞到足够多的形成和维持生命所需要的分子元素，但这可以降落到某颗星球后再进行。

人族的磁轨炮是如何工作的?

在星际争霸II的剧情模式中，曾出现过一个被称为“晌尾蛇”的坦克单位，它的武器装备是两杆“磁轨炮”，一边移动一边射击。在游戏中，也许是为了视觉效果，“磁轨炮”看起来像是一种能量束武器：它们朝着目标发射蓝色光束。这里其实有点问题，真实的“磁轨炮”是用“电磁力(洛仑兹力)”推动弹丸，而非“发射电磁波”。所以，磁轨炮应该是射出一颗颗弹头才对。

每一具磁轨炮有两条平行的导轨，通电产生强磁场，与电流相互作用，产生强大的洛仑兹力推动夹在导轨之间的弹丸，理论上甚至可以达到亚光速。值得一提的是，在游戏中。人族机枪兵拿的高斯步枪(GaUSS Rifle)和轨道炮(Rail Gun)原理是一样的，但机枪兵并不是射出蓝色光束。但是游戏中的磁轨炮和高斯步枪都会跳弹壳，而且声音巨大，我们只能理解人族的武器除了电磁加速外还使用了火药加速。

神族的心灵传输是怎么回事?

神族另外的—项高科技是心灵传输。与人族和虫族不同，神族的建筑不是建设出来的，而是从母星上通过远距离传输传过来的。他们也可以通过大的舰船把大批作战单位从很远的地方传送过来。这个　技术听起来真像神话。

实际上目前已经存在了一种很类似的技术：量子隐形传态。利用这种技术，我们可以把一个量子状态从一个地方远距离传输到另外一点。一个物体的性质完全可以用其中原子分子的量子态来描述。如果我们可以把物质的量子态通过量子隐形传态的技术传输出去，再在异地重建出来，就可以把物体传输过去。量子隐形传态这项技术目前只能传输最简单的量子态，多体的量子态传输还做不到。要想真正做到实际物体的心灵传输，需要同时把所有原子的状态传过去，目前的技术还羞得太远了。

虫族、人族、神族产于不同是球。基因也能互组吗?

星际争霸中的三大智慧生物在生物体征上各不相同。相差极其巨大。但在故事进行中，他们居然互相混合，比如虫族转化人族而生成的刀锋女皇、被感染的机枪兵，又如人类植入神族的细胞组织而造出的特殊侦查单位幽灵特务(Ghost)，而在更早的传说中，还有上古之神Xel’Naga人混合虫族和神族而制造出来的毁灭世界的混元体。

虽然在地球上，融合不同物种特性的基因工程已经出现并已经广泛应用，比如转基因水稻，或是转基因微生物制药，也造出了一些古怪的生物，比如会发光的兔子、背上长耳朵的老鼠、奶水里有蜘蛛丝蛋白的山羊。但这也不是随便可以把不同生物的功能拼接在一起。

在地球上，全部生物都是碳基生物。而且在分子层面，地球的生命圈是完全统一的：都含有核酸和氨基酸，而且都以其作为遗传信息载体，可以说地球生命体都是以同—种模式进行繁衍。至于神族、虫族这跨越了大半个银河的星际种族能否基因融合，首先要看神族、虫族是否也是碳基生物。其次取决于是否所有碳基生物的基因模式都一样，但这仍然是一个谜。

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