天行一云：小说与实验

——以刘慈欣的《地火》为例浅谈技术型科幻小说与现实的关联①

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来源：“中国科普作家协会”微信公众号　|　天行一云　　2021年02月28日23:00

关键词：技术性科幻 刘慈欣 《地火》

刘慈欣出生于中国盛产煤矿的山西省，大学时主修水电工程，并具有火力发电站的工作经历。熟知煤炭与火力发电知识的刘慈欣，于2000年发表了一篇以煤炭的地下气化技术为中心的短篇科幻小说《地火》[1]14-28。该作品把时间设定在了离小说发表年份不远的2003年，并以出生地山西省为舞台描写了一个跟煤炭地下气化实验有关的故事。

作品发表后，因其与现实存在密切关系而受到了关注，被指“极具厚重的现实感”[2]217。刘慈欣本人也曾明确指出，《地火》中厚重的现实感主要与小说中描写的煤炭地下气化这一技术有关，因为该技术在现实中真实存在。刘慈欣还坦言，该作品是专门模仿20世纪80年代中国科幻界出现的较为独特的技术型科幻小说而创作的，这类小说中的技术“如果投入足够的资金的话也有可能实现”[3]14。也就是说，《地火》中的煤炭地下气化技术，是完全基于现实中正在被研发的技术来描写的，这一技术在近未来极有可能被广泛应用到现实生活中。

但是，在重视想象的科幻小说中，为什么要选择一个在近未来极有可能被广泛应用的科技来描写呢？而且，像《地火》这类基于现实中真实存在的技术来创作的技术型科幻小说，对我们现实社会又具有怎样的意义呢？

《地火》的研究专论并不多，目前除了一篇名为《脚踏实地的科学幻想——论刘慈欣〈地火〉》[4]的论文以外，没有发现更多的论述。本文为了探究上述这些问题，以《地火》中的煤炭地下气化为切入口，分析作品中的这一技术与现实中的异同。另外，埃米尔·左拉（?mile Zola）的《实验小说论》（Le Roman experimental）论述了基于现实的科学知识来创作的小说对现实社会的意义。本文将结合《实验小说论》，探究《地火》这类基于真实技术而创作的技术型科幻小说对现实社会的意义。

一、现实中的煤炭地下气化技术

该部分将对现实中的煤炭地下气化，与《地火》中所描写的这一技术来进行比较分析。首先来看其发展历程。

煤炭地下气化，英文Underground Coal Gasification，简称UCG（以下均用简称）。这是一项把煤层直接在地下点燃、气化的技术。这项技术的历史可以追溯到19世纪。早在1888年，德米特里·门捷列夫（Dmitri Mendeleev）就提出了该技术的构想，20世纪20年代，英国在实验室里实施了世界首次煤炭地下气化的实验[5]435。之后，苏联也在30年代开始了UCG实验[6]3。自20世纪70年代的石油危机之后，煤炭的重要性再次被重新审视，中国、美国和日本等很多国家都对UCG展开了全面研发。

那么现实中的UCG技术与《地火》中的是否一样呢？先来看看《地火》发表（2000年）之前中国对UCG的研发情况。

（一）中国的UCG技术

UCG在20世纪40年代被作为苏联的一项煤炭技术介绍到中国[7]，并于1958年在山西省大同市开始研发[8]111。之后，UCG的研究开发曾一度中断，但很快又于20世纪80年代，以中国矿业大学为中心开始了全面研发[9]15。目前对UCG的研发不仅仅局限于盛产煤矿的山西省，在四川、内蒙古等地也都有[8]111。

经过梳理UCG的相关论文发现，UCG在中国被分成两种：有井式和无井式。有井式是有矿井的，而无井式则不需要挖掘矿井，“利用钻井技术的优势，完全采用地面作业”[10]即可。

但是，从中国开始全面推进UCG技术研发的20世纪80年代到《地火》刊载的2000年之间，只做过一次无井式的现场实验[11]。直到2009年才在内蒙古建立了实验基地[9]15。

熟知《地火》的读者都知道，小说里描写的类似于无井式。也就是说，在现实社会中，无井式煤炭地下气化实验，在《地火》发表后的第九年得以实施。

另外，值得注意的是，无井式对煤层燃烧的控制，不同于《地火》。现实中似乎并没有采用小说中提到的通过数学模型来控制煤层的燃烧，而是主要利用催化剂。对于催化剂，小说指出，其价格远远高于煤气，是煤的地下气化至今仍未普及的主要原因之一[1]16。这一点在很多论文中都得到了证实②。于是，《地火》针对现实中的难题，提出通过数学建模来控制燃烧。小说提出，先向地下煤层钻一系列的孔，然后往里放入传感器。通过收集传感器送来的关于燃烧信息的声波，在计算机里“生成一个煤层燃烧场的模型”[1]16。根据这个模型，可以通过注水抑制燃烧，或加入高压空气、水蒸气来加剧燃烧。

可见，通过数学模型来控制燃烧这一点与中国现实中的研发情况差别最大。那么，《地火》中提到的这一做法是否是作者随意幻想的呢？

通过研究调查发现，各国对UCG的研究方向各有不同。目前的确有国家正致力于通过建立数学模型来控制煤层燃烧的研究。日本就将UCG的研究重点放在了“煤炭地下气化数学模型”[12]这一方面。那么，日本的UCG技术是否与《地火》中描写的一样呢？接下来一起来看看日本的研发情况。

（二）日本的UCG技术

日本于1959年设立了“煤炭地下气化专业委员会”（「石炭地下ガス化専門委員会」），并由此开始了正式的UCG研究开发[6]21-22。目前，以室兰工业大学和北海道大学为中心，主要在北海道的三笠市展开UCG技术研发。

日本的UCG无需挖掘矿井，是一项“向地下煤层钻注入孔和生产孔，在地表将空气和氧气等氧化剂通过注入孔输送到地下煤层”[13]81，在地下将煤层直接点燃，并在原位直接“回收生成的一氧化碳、二氧化碳、氢气和甲烷等气体的技术”[14]，并且通过查阅记载了UCG实验中的煤炭燃烧方程式的论文可知，日本的UCG未采用催化剂[5]435-437。由此看来，日本的UCG与《地火》中的极为相似。

另外，2009年，室兰工业大学UCG的研究团队在实验中导入了一种名为AE/MS的探测器，它可以收集到煤层燃烧时产生的爆破音和微振动。他们企图通过收集燃烧时煤层龟裂的相关数据，来建立数学模型，以此达到对燃烧的控制。该实验一并证实了探测器AE/MS在UCG的煤层燃烧控制上的可用性。该团队就如何将AE/MS探测器利用于燃烧控制，进行了以下描述：“AE/MS可以测量到因燃烧而引发的地下煤层周围的岩石龟裂情况，并将其以波形传送出来。通过对波形的分析可以掌握到地下龟裂的情况，并且，能够以此控制和调节注入的气体，从而防止过分的龟裂。”[15]

可见，当时日本的研究方向主要是不挖掘矿井，不使用催化剂。力图通过探测器收集到的数据，来组建数学模型，从而达到对助燃气体在注入时间和量上的控制，进而实 现对煤层燃烧的控制。

2011年，日本在北海道的三笠市，首次将AE/MS投入到UCG的现场实验中，用数学模型实现了对燃烧的控制[5]437。通过收集相关资料可知，日本至今仍致力于数学模拟在煤层燃烧控制方面的研究[13]86-89。可见，日本于2011年开始了与《地火》中描述的UCG实验极为相似的现场实验。反而言之，《地火》先于日本11年在小说中进行实验。

通过上述对中日两国UCG技术的梳理可知，创作于2000年的《地火》里所描述的实验，在十几年后的社会中成为现实。如此看来，《地火》中的UCG实验，虽然在当时看似天方夜谭，但的确是依据已被证实的科学知识而提出的设想。那是否可以认为该小说对其发表后社会上UCG的研究可能具有一定的参考价值？当然，本文并非意在指出是刘慈欣提出了数学模型控制燃烧的方法，而是想说，这种就已知科学知识提出的假设，虽然被放置在了充满幻想色彩的科幻小说里，但由于没有任何超越自然规律的部分，所以，这样的小说其实是写在了已知科学领域的延长线上。那么，这类小说可否被认为对未来的科学研究或许有着一定的参考 价值？

关于这个问题，本文参考了左拉的《实验小说论》。该著作论述了基于真实科学知识创作的小说与现实社会的关联。

二、左拉的《实验小说论》

法国作家埃米尔·左拉于1880年发表了《实验小说论》。他在该著作中提出了实验小说这一概念。文学研究界对于实验小说并不陌生，很多论著都喜欢用其中的遗传学视角来剖析文学作品。但是，左拉在《实验小说论》里的观点，并不排斥建立遗传学以外的自然规律与小说之间的关联。

左拉指出，小说的作者应兼具观察者和实验者两个身份，是“合着观察与实验家二者而成的”[16]14。小说作者的观察“应该真确地呈出自然”[16]12“呈出他所观察的事实”[16]14。然后，把观察到的事实聚在一起，“考究这些事实的种种关系，如情况与环境的变动能生多少影响之类，永不离自然的法则”[16]16。很明显，左拉并没有拘泥于遗传学，而是将整个自然与小说联系了起来，并且，他强调了创作的真实性。这里的真实性是指创作的时候，无论观察还是思考，都必须遵循自然规律、自然法则，尊重已经存在的事实。

但，这并不表明左拉反对作者在小说中放置自己的想象。对于小说中的想象部分， 左拉是这么说的。

我们当然从真实的事实出发，因为这是我们不可拔的基础；但是我们若想指出这些事实的种种关系来，我们便须创造，便须领导许多现象了；这就是我们在作品中一点杰出与发明的地方。[16]20

我们必须严密地领受已确定了的事实，在这些事实上，不宜轻用有贻笑大方可能的个人情感，自始至终，须立足在科学已经占领的地域上；次之，只有在“未知”前，可以实施我们的直觉，跨前科学一步。[16]96

科学是与自然法则紧密相连的，科学向人类展示了自然界中各个事物之间的联系。左拉认为，依据这些已被证实的联系，小说的作者可以发挥自己的想象，在未知的领域里提出自己的假设。这样的假设，在左拉看来，是走在科学的前一步的。但是，左拉并不认为这样的假设就一定是正确的，他明确指出，这些假设需要未来科学的验证。

诗人也表现他们的情感③，次后科学家来检察假定，确定真理……一旦科学家把一种真理确定了的时候，著作家即须抛弃他们的假定，采用这种真理；否则，他们固执地守株待兔在错误中，是无益于人的。科学就是如此——当它前进时——给我们这些作家以一坚固的场所，我们欲奔到新的假定里去，须立足在这场所上。总一句话，一切假定了的现象推倒了它来代替的假定，于是我们须把定再搬这一些④，放在新出现的“未知”中。[16]95

可见，左拉并没有说这类小说中的假设一定就是正确的，他只是坚信，如果坚持这样的创作方式，这类小说终究会对自然科学的研究、科技的开发起到一定的作用，并且，在自然科学得以进一步发展后，这类小说的创作也将会受到来自科学的推动。所以在他看来，描写由自然法则、科学规律而推导出的假设的小说，是可以跟自然科学的研究产生互相促进关系的。而且，左拉也承认了这类小说家与科学工作者有所不同。这类小说家永远只能在作品中提出假设，而这些假设正确与否还得靠科学工作者通过真正的实验去证实。而小说家能做的就是不停地遵循已知的自然法则、科学知识与技术，在小说中提出自己的假设。这类小说的创作过程，被左拉称为实验；这类小说，则被称为实验小说。当然，由上述引用可知，左拉很明白小说中的实验并非真实世界中的科学实验。

由此可见，想要创作实验小说，想要在文学与自然科学间建立互相促进的关系，关键在于小说中提出的假设必须是严格遵循已知的自然法则、科学知识的，不能有任何超越自然规律的部分。虽然左拉并未指出，但这其实是在要求实验小说的作者们必须熟知自己想要创作的领域的自然法则、科学知识与技术。如若不然，则无法提出符合自然规律的假设。那么，最符合这项创作要求的应该就是活跃在各个科学工作岗位的工作者。如果他们把自己对该领域在未来的设想，以及在现实中因种种原因而无法实施的实验写入小说的话，那么与科学研究能够产生互相促进的关系的实验小说就会诞生。加入实验小说创作行列的科学工作者越多，实验小说对人类社会中自然科学的研究、科技的研发产生推动的可能性就会越大，科学反过来促进实验小说创作的可能性也就会随之增大。这将是一种良性循环，将会在文学与自然科学的研究、科技的研发之间形成一种相辅相 成的关系。

所以，熟知煤炭知识的刘慈欣创作的这篇严格遵循自然法则、煤炭技术的技术型科幻小说《地火》，正是一篇实验小说。《地火》中关于UCG的描述，对2000年后UCG的研究可能是有一定参考价值的。而这类可以被称为实验小说的技术型科幻小说，也正如左拉所主张的那样，将会在文学与自然科学研究、科技研发之间产生互相促进的关系。这也是这类小说对现实社会的意义所在。

三、技术型科幻小说——中国科幻小说的特色

熟知刘慈欣的人都知道，他在成为一名职业科幻作家之前，曾是一名工作在火力发电站的计算机工程师。生于山西、熟悉火力发电知识的他，固然熟悉煤炭的相关知识。他在自己已知的科学知识的基础上严格遵循自然法则，写出了自己对UCG未来发展方向的一种假设，即未来UCG的普及应该与数模控制燃烧有着密切的关系。这一假设，虽然十几年后的确被付诸实验，但未来UCG是否能够普及，普及时是否真的采用这种控制燃烧的方式，都不得而知。重要的是，身为一名熟知煤炭知识的工程师，刘慈欣在小说中严格依据自然法则提出了自己的设想，并做了一个在当时的真实世界里因技术条件等客观原因而无法实施的实验。

正如左拉指出的那样，一旦未来的科学证明了实验小说家提出的假设是错误的，则需放弃这种假设，投奔到新的被证实的知识中去，再次提出新的假设，不必守株待兔。所以，我们在乎的应该是不断提出符合自然规律的假设，而不必在乎这些假设是否都是正确的，更不能要求所有的实验小说都是正确的，也不能因为大多数实验小说的假设最后被现实否定了，而质疑它们存在的价值，从而不再给予其发展的空间。相反，只有坚持不懈地创作，坚持不懈地为实验小说、技术型科幻小说提供发展的平台，才能让文学与科学最终达到相辅相成的关系。


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