不存在日报（4）“珍珠号”真空管道列车拟开通，环游地球仅需一小时

作者:刘洋

如果你正在攒钱去火星，你不妨共享一辆真空管道火车，它可以在一小时内环游世界。毕竟，到太空旅行有太多的危险因素。不顾一切，冒着生命危险，一个人最后看到的可能是黄土(土豆没有种好，还有什么能有一个勇敢的新世界)。地球上的风土人情极其丰富，怎么可能值得去全面调查呢？

这种交通工具在某种程度上与磁悬浮列车是“近亲”，但仔细看看它1933年的设计专利就会发现，在一小时环球旅行的背后，仍有许多标志性的意义。例如，所有乘客都将上下颠倒，球形车厢将被串成珍珠项链，在太空中缓慢旋转，车外的窗户将不再是普通的风景，而是一个抽象而凝固的浮雕世界...

目前，第一批列车乘务员正被低调招募。据说还有一个额外的好处——根据相对论，他们退休时会比地球上的同龄人更年轻。

1933年，德国工程师赫尔曼·强森向柏林专利局提交了专利申请。申请的内容是他研究了十年的一个项目:一种基于磁悬浮原理在铁条上运行的单轨无轮车。第二年，他收到了成功申请专利的消息和一个官方专利号:643316。

在“强迫”时代，这项发明很难实现，因为它在材料和工程技术方面都面临着一系列无法克服的困难。然而，这一大胆的技术至今仍激励着大量研究人员对其进行投资——它已被称为磁悬浮列车。然而，严格来说，强森的设计并没有真正实现。在他的专利设计中，他设想的列车速度为每小时1800公里，是有史以来最快的磁悬浮列车的两倍。为了减少空气摩擦，他建议火车应该在真空隧道中行驶。

在我们的时间线内，虽然一些学者对空气动力学做了一些研究，但真空管道列车总体上仍处于理论构想阶段，离它的建设和运行还很远。然而，在邻近的平行宇宙中，并不缺少那些技术树，我们在这个世界中产生了微妙的偏差。在这些国家，磁悬浮技术已经非常成熟，并在轨道交通中得到了广泛的应用。它们已经取代了飞机，成为人们旅行最便捷的方式。

在这些世界里，坐火车环游世界只需要一个小时！

当你看到这个时，你可能会“哇”地一声，惊叹他们的火车跑得真快。如果是这样，这意味着你没有意识到这次背后隐藏的意义。

我说了一个数据，你会知道一个小时环游世界有多难。在我们的世界里，一颗人造卫星在低地球轨道(轨道半径约为地球半径)上以第一宇宙速度绕地球运行，其轨道周期为84分钟。换句话说，要在一个小时内环游世界，火车的速度需要超过第一个宇宙的速度——确切地说，应该是第一个宇宙速度的两倍。当然，乍一看，它并不是不可能超过第一宇宙的速度——它不是超光速——但与低速列车相比，它已经完全改变了整个轨道交通系统的结构和运行模式。

最直观的变化之一是，在火车上，所有乘客都是低着头、高着脚乘坐，没有人会觉得有什么不寻常。

【什么？乘客都颠倒了！】

为了理解这种情况，让我们复习一下中学物理的向心力知识。

地球的表面是一个巨大的弧形。当我们在地球上高速前进时，我们实际上是在做一个半径为6400公里的圆周运动。当我们的速度很低时，这种圆周运动所需的向心力很小，我们很难察觉。然而，当我们的速度增加到1千米/秒时，向心力就达到了不可忽视的程度。当列车速度达到接近4公里/秒时，列车上的人感受到的重力只有表面重力的3/4——其余部分用作向心力。在这样的火车上，一个60公斤重的人站在秤上会发现他只有45公斤重。进一步提高速度到7.9公里/秒——也就是第一个宇宙的速度——这时物体的重力和向心力正好相等，火车上的所有人，包括火车本身，都进入了完全失重的状态。

[刘洋博士中学物理课开始！】

那么，如果我们继续提高速度会发生什么呢？如果火车在不受约束的空间运行，火车将逐渐脱离地球表面，成为绕地球运行的人造卫星。当然，我们的列车在真空管道中运行，这将对列车施加向下的压力，并将它限制在轨道中。从乘客的角度来看，他们感觉到的重力改变了方向。现在他们只能站在火车上，头朝向地心，脚朝上。如果火车的速度增加到第一个宇宙速度的两倍，那么乘客感受到的反重力只是正常的重力值——这时，他们不会有任何奇怪的感觉。

火车的车厢也和我们的非常不同:它们是球形的，由内壳和外壳组成，外壳可以在它们之间旋转360度。读者可能很容易猜到这一目的。我们刚才说过，当火车高速行驶时，乘客的位置是颠倒的，但是当火车启动时，我们不能坐在上面，对吗？事实上，车厢的内壳和内部装置是固定的，可以在车辆加速时逐渐旋转，并随时适应当前的“重力”方向。这里的“重力”实际上是由真实重力、向心力和列车加速度引起的惯性力组成的等效重力。我们可以随时调整列车的加速度，使列车上的等效重力保持在1克左右。

当火车启动时，我们保持了一个小的加速度，此时速度也很小，所以座位保持正常的垂直方向。这个阶段和普通火车一样。当列车速度增加到需要很大的向心力并对感觉重力有很大影响时，我们将通过增加列车加速度和允许惯性力来弥补“丢失的”重力。当速度达到第一宇宙速度时，重力完全被向心力抵消，但此时列车加速度增加到9.8m/s平方，座椅方向也旋转到水平方向，所有乘客感觉到的重力值仍然正常。继续加速，当速度增加到第一宇宙速度的2倍时，加速度减小到零，并且列车的等效重力为1克垂直向下——列车正式进入匀速运行状态。

也许一个有趣的画面会出现在你的脑海里:一列火车在路边飞驰，你可以透过火车的窗户看到乘客倒立着。乘客们也站在窗前，饶有兴趣地看着外面颠倒的世界。不幸的是，这不会发生。面对如此高速的火车，外面的人根本看不到车的内部。乘客们从车窗向外望去，看到了和抽象油画一样的场景:不同的颜色形成了混乱而复杂的线条，交织在一起，形成了一幅灰色的画面。它们流动缓慢，有时会凝固成类似浮雕的东西，但后来它们变成了一幅毫无意义的图画。画面似乎闪得很快，似乎没有什么变化。

在强光下，人眼的临界融合频率约为75赫兹——也就是说，人眼无法分辨那些在不到1/75秒的时间内就在眼前闪烁的视觉信号。因此，高速列车上的乘客根本看不到具体的、可辨别的特写镜头，视网膜上残留的光影形成了我们刚才提到的那种奇怪的景象。女士们先生们，火车正以恒定的速度行驶。窗户100%干净透明。风景不清是正常现象。填满你的脑袋。

[女士们先生们，火车正以恒定的速度行驶。窗户100%干净透明。风景不清是正常现象。只是补充你的大脑。】

除了在列车结构上与我们完全不同之外，它们在铺设真空轨道方面也有许多特殊之处。首先，轨道必须非常直，因为在高速行驶中，轨道在任何一点的弯曲都会带来巨大的离心力——即使是曲率半径为100公里的微小圆弧，产生的离心力也会瞬间杀死列车上的所有乘客。建造轨道时，必须通过激光进行校准，以便轨道能够沿着标准的圆形路径运行。因为地球本身不是一个标准的球体，我们的轨道必须不时地进入地下几公里的隧道，不时地穿越浩瀚的海洋，或者飞越夸张的高架桥。当然，严格地说，当火车运行时，它还必须考虑到地球自转和地球与月球之间的引力所引起的潮汐效应。这些复杂的数据将由一个大型*控制系统自动处理，计算结果将随时传送到世界各地。

事实上，这个轨道系统和我们的轨道系统最大的区别是它是一个开放的星际铁路系统，不局限于地球。在轨道上的一些地方，特殊的“岔路口”管道被搁置一边。这些分支管道都倾斜地延伸出大气层，以与轨道内部相同的真空度进入近地空间。与那些在地球内部运行的短程列车不同，那些在恒星间运行的远程列车，在加速到第一个宇宙速度的两倍后，将通过这些管道离开地球，前往另一个星球。火车的速度足够高，可以脱离地球的引力场，并且它可以在大约13小时内到达月球站，不需要额外的加速，甚至不用买卧铺。当然，前往火星或更远的行星需要通过喷气发动机加速到更高的速度，以避免长途旅行的艰辛。到达目标行星后，列车将被重新引入新的真空管道，其运行速度需要根据目标行星的重力值重新确定。

在长途火车上，乘客大部分时间都是失重的。为了避免长期失重对乘客健康的影响，长途列车通常在进入星际旅行后连接列车的头部和尾部形成一个巨大的环，然后通过缓慢旋转产生的重力来应对失重的影响。如前所述，火车的车厢都是球形的。因此，当火车变成环形后，整个车身就像一条美丽的太空珍珠项链，在太空中慢慢旋转，在太阳的光辉中反射出耀眼的光芒。

[在太空中，整个车身就像一串缓缓旋转的珍珠项链。】

最后，让我们谈谈在高速列车上工作的列车员。这是一项艰苦的工作——特别是对于那些长距离跑的人来说，他们的大部分工作时间是在漫长的星际旅行中，并且经常经历不同的重力条件。据说这份工作会给他们带来额外的好处:当他们退休时，他们会比地球上的同龄人更年轻。火车乘务员在招聘时经常用这个作为诱饵来吸引更多的人报名。事实上，这只是一个华而不实的噱头:

根据狭义相对论，即使你已经在火车上待了50年，当你退休时，你也只会比别人年轻一秒。

至于三维宇宙物理学博士刘洋，他主要研究二维量子材料，也是一维科幻小说作家。科幻小说一写出来，周围的空间就不存在了，只剩下时间轴。出版科幻小说集《完美的世界末日》。

赵雨菲毕业于视觉艺术学院。原版图画书《星球1301》即将出版。他的作品曾在《纽约时报》、《GQ男人网》、《网易》和《时尚先生》上发表。他的作品入选了美国3X3协会和美国插画协会的竞赛和年鉴。