泰坦尼克号，电影里的科学zz

 

 

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泰坦尼克号，电影里的科学

via 科学松鼠会 by 游识猷 on 5/15/12

本文作者：游识猷

"按现代的科学技术观，一切事物都是相关联的"——约翰•格里宾《大众科学指南》

渊黑黮暗的海底亮起几束灯光，白色潜水器伸出龙虾钳一般的电子手臂，小心翼翼地在沉船的残骸间翻找。驾驶者屏息凝视摄像机传来的影像，门板搬开，铁箱映现，电子手臂用一种类似进食的动作，把来之不易的收获夹回潜水器前部的篮中，机械大手将潜水器提升出水，欢呼声响彻甲板——电影《泰坦尼克号》，就以这样的画面开始了漫长的故事。

不久前刚征服马里亚纳海沟的导演卡梅隆接受采访时回忆，海面150米以下就是一片漆黑。而泰坦尼克号沉眠于3700米深的碧波之下，如果把东方明珠塔一个接一个地摞起来，要垒足足八个，塔尖才能堪堪露出海面。那里的水压达到每平方厘米542千克，换算过来大概是525个大气压。迄今世上能下到这个深度的深潜器也不到10艘。电影中使用的是俄罗斯的深海考察船凯尔迪什学院号上配备的深潜器，而近三十年前发现泰坦尼克残骸的，则是另一艘大名鼎鼎的科考深潜器，阿尔文（ALVIN）号。

阿尔文号自1964年开始为伍兹霍尔海洋研究所（Woods Hole Oceanographic Institution）服役至今。这艘深潜器日租金需要三万美金，最多能搭载三人，在4500米的深海呆上72小时。它在正职上的功绩主要在海洋学的业内流传，它偶而为之的兼职倒是名声更甚——比如在1966年帮美国海军找回了丢失的氢弹。1985年，海洋学家罗伯特•巴拉德（ballard）乘着阿尔文号定位了泰坦尼克号的残骸，隔年更连续下潜12次，给泰坦尼克号残骸拍下难以计数的照片。那次科考令泰坦尼克号首次再度出现于世人眼前，而许多船体的状况也方才得以确认——右舷钢板的状况，六个水密舱的情形，轮机舱有无爆炸，船体是否断裂……这些攸关沉没过程的细节在电影中都得到了精准的重现。

电影同样完美重现的，是1912年泰坦尼克号昂首起航时，送行人群发出的自豪而笃定的赞叹欢呼声。二十世纪初是工业革命与科技新知集中爆发的时段，一点简单回顾或许有助于了解那段历史情境——1900年，泰坦尼克起航的12年前，孟德尔的遗传学研究重新被发现；同年，世上第一条地铁在巴黎通车。在泰坦尼克起航的11年前，古列尔莫•马可尼（marconi）用无线电报把一段莫尔斯电码从纽芬兰发到英国——值得一提的是，正是他的无线电发明让泰坦尼克号能发出求救信号，而马可尼本人也得到了泰坦尼克号的船票，但却未去搭乘，逃过一劫。

泰坦尼克起航的9年前，莱特兄弟驾着飞机征服了天空；同一年，巴普洛夫提出了条件反射学说。7年前，爱因斯坦发表了狭义相对论。4年前，法国物理学家让•佩林计算出阿伏伽德罗常数。3年前，丹麦植物学家威尔赫姆•约翰森发明基因一词。1年前，荷兰物理学家欧尼斯发现了超导现象，美国化学家冯克发现了维生素b，而因《梦的解析》蜚声欧美的精神分析学鼻祖弗洛伊德建立了国际心理分析协会……在电影中，露丝用挑衅的语气向白星公司经理伊斯梅引述的正是弗洛伊德的理论。露丝讥讽泰坦尼克号的命名是缘于男性潜意识中对尺寸的迷恋——这正是弗洛伊德理论中极富争议的一部分，认为所有行为皆由两种潜在本能驱动：生的本能，即性冲动；以及死的本能，即攻击欲与自毁欲。前者，在显然深谙心理学前沿的露丝看来，正是泰坦尼克号之所以取了这个意为"巨大"的船名的原因。

那是一个自信爆棚的年代，正如英国傲慢的物理学家开尔文勋爵——温度的单位开尔文就因他而来——在1900年的演讲上所述，所有重大的问题都已被解决，科学的栋梁骨架已完全建成，剩下的问题不过是天边飘浮的几朵乌云。此君另一大名言是"只有物理学才是科学，余下的学科不过是集邮而已（In science there is only physics; all the rest is stamp collecting.——Lord Kelvin）"。美剧《生活大爆炸》里物理怪才谢尔顿的名言"地质学不是科学"没准是在向开尔文勋爵致敬。当然，我们如今知道开尔文是错的——他没有预见到量子力学的横空出世，正如我们如今知道泰坦尼克号不是"永不沉没的"一般，不幸的是，当时，没有人能未卜先知。

百年前的1912年4.月14日，晚上11点40分，泰坦尼克号迎头撞上海中的冰山。次日凌晨，它带着千余生魂一道，永远沉入大西洋底。

 

竖着四根大烟囱的泰坦尼克号形象令人难忘，当时这种蒸汽船只其实才纵横四海半多个世纪。尽管瓦特改进的蒸汽机在18世纪中就已普及，然而直到19世纪初，横越大西洋的仍是片片帆影。帆船全然仰赖风力，在风不从人愿时，蒸汽机加叶片轮推进器就成了顺理成章的备胎，帆与烟囱和谐共存一段时间后，蒸汽机的性能不断改进，最终一统天下，1845年，英国大不列颠造船厂造出了第一个完全依靠蒸汽机横渡大西洋的轮船。造船业的历史新篇就此开始，

与泰坦尼克号有关的部分数字迄今看来仍令人惊叹。这艘巨轮由英国白星海运公司所有，爱尔兰一万五千名工人花了三年才将它建造完工，当时的造价总计750万美金。泰坦尼克号长269米，高53米，换言之，大概三个足球场长，17层楼高。这个庞然大物排水量4.5万吨，时速可达30海里，最多可载3500人——幸运的是，它这趟处女航并未满载，全部乘客一共2219人中，其中仅705人靠着20艘救生艇而获救，另外1514人，都像杰克一般，被零下二度的北大西洋冰海吞噬了生命。

遇难者包括船长史密斯。这位富有经验的绅士遵循当时的惯例与船同沉，无法在后来的庭讯中为自己发声辩护。然而也有些后来研究者相信船长并没有犯下太多过错。首先，根据计算，那条路线理应是安全航道。泰坦尼克号的航速大约在每小时22海里，折合为每小时40公里——不算慢，但并未达到最高时速。

悲剧的原因迄今仍有争论，如果细究起来，可能是一系列不幸的意外与疏失的综合。忽视了此前船只如努尔丹号的海冰预警，无疑是大错特错。此外，泰坦尼克号在起航前不久曾发生火灾，在扑灭后只经过简单修补就开拔上路，据信这起火灾可能造成了船体的损伤。另外，当时连接处采用的部分铆钉质量欠佳，脆弱易断， 在碰撞时便成为受力时的结构弱点。还有一种看法认为，泰坦尼克号失事海域当晚形成了一种类似海市蜃楼的大气状况，所出现的幻景使得船只未能及时发现冰山，也使得其时仅在32千米外的加利福尼亚号将泰坦尼克号放出的求救信号弹误读为取乐用的低空烟花，从而未曾赶赴救援。

 

冰山是这样的，它庞大的身躯大多隐藏在幽黯的海面下，必须极好的目力，才能窥见它露出的一角狰狞。将"永不沉没"四字变成一个笑话的冰山来自格陵兰岛西部，那里的冰川已历经万年，然而，自工业革命以降，随着化石燃料的大量焚烧，全球的温度开始逐年上升——当然那时的人们还没有意识到什么是"温室气体"或者"全球变暖"。于是脱落的冰川越来越多，体积也越发巨大，足以经受阳光海浪的侵蚀，被洋流和湾流带到愈加南端，在原本应该安全的航道中埋伏下一个个暗藏的浮动陷阱。

于是它来了，就在4月14日，那个注定黑暗的周日夜里，与泰坦尼克号狭路相逢。巨轮船舱中灯火通明，衣香鬓影。满船人影，觥筹交错，唯有瞭望员注视着这个没有风，没有月光，没有冰山漂移尾迹的夜晚。

发现警讯的瞭望员叫弗利特，只是一切都已太迟。冰山与巨轮擦撞，发出尖锐的噪音。那一刻泰坦尼克号已经注定要被宣告伤重不治。一切的抢修都无济于事，只有刚发明不久的无线电，能为泰坦尼克号在茫茫海上发出求救的呼号。

无线电收发员菲利普斯发出了当时通行的求救信号CQD，然后又发出了刚通过的新信号SOS——这个如今已经家喻户晓的信号当时刚刚启用，泰坦尼克号是历史上第一艘发出SOS的遇难船只。菲利普斯最后一封求救电报发出于凌晨2:17分，距离泰坦尼克号完全沉没仅有3分钟。正是这些无线电报引来了最后的英雄船只卡帕西亚号。这艘勇敢的小船在接到求救信号后，在危险的海冰区全速行驶近百公里，最终救起了那七百多名惊惶失措的生还者。

泰坦尼克号的姐妹船，与它同样巨大的奥林匹克号，同样在接到求救信号后即刻掉头，全速驱驰750公里前去救援，然而，它赶到时一切悲剧都已经无可挽回。

当泡在零下二度的海水里，对流和热交换会迅速带走人的体温，体温过低症——也就是所谓"冻死"的元凶——来袭得远比你想象的迅速。美国陆军医学研究所（USARIEM）的约翰•卡斯泰拉尼表示，人的正常内部体温一般在37摄氏度，倘若下降到35度，低温症的症状就开始出现。一开始人还能保持清醒，并通过寒战来升高体温。然而当体温下降到33度，人就可能失去部分记忆。体温28度时，大多数人会失去意识并因此而呛水。体温低于21度，四肢的血管纷纷收缩，血液回流，血压急升，心脏病可能因此发作，而死神的镰刀一般就在此时收割。

据估算，在水中热量流失的速度是在空气中的约25倍。这很好地解释了趴在门板上的露丝为何能存活到最后——除了她是女主角这一显而易见的原因之外。至于冬泳者之所以能对抗严苛的水温，那是因为冬泳者大多经过严格的训练，在身体和心理上都做好了充分准备——慌乱和绝望的心理无疑会浪费体力同时加速热量流失。此外冬泳者往往在下水前有机会做充分的热身，并在冬泳全程中保持36度以上的体温。即使如此，一般冬泳也不可超过半小时，并最好有伴陪同来保证安全。

泰坦尼克号本可搭载65艘救生艇，但当时法条规定只需配备足够三分之一乘客使用的救生艇即可。在泰坦尼克号悲剧之后，这些法条都被迅速修改，所有船只必须携带足以容纳全部乘客的救生艇，以保证类似悲剧不再重演。另外，无线电干扰被认为是导致部分附近船只未能接收到泰坦尼克号电报的原因，于是当年，美国即通过法令，允许政府强势介入并调控无线电频段——只有获得政府颁布的"使用许可"方可使用专属的频率和波段来通讯。结果许多当年早早被瓜分的频段如今被无所事事地空置，而近年来爆炸式发展的移动通讯频段则用起来捉襟见肘，打个比方，就是当手机上网者在有限的道路上堵得水泄不通时，其实另有广袤的荒野一直无人通行。

不过，这次船难也使得全世界的研究者前所未有地联合起来，集中攻坚船只前方物体的探测问题。仅仅两年之后，声纳的雏形就被研制出来，除了被用以侦知海冰，这种仪器还被利用来勘测海底地形，第一次世界大战期间，交战双方更是纷纷利用声纳来探寻敌军潜艇。只是这些，都已是那些深埋在碧海下的灵魂不再关心的事情。

年老的露丝轻轻松开手，价值连城的海洋之心悄无声息地归于海洋，科学能告诉你，蓝钻在高温高压下形成莫氏硬度为10的晶体，另有部分碳原子被硼原子取代，于是导致吸收光谱变化而最终呈现美丽的深蓝。但科学不能说尽的是，泰坦尼克号的最后一夜，有些故事比蓝钻更动人，是因为甚么缘故。

本文已发表于《环球银幕》

 

 

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