海洋之歌

海洋之歌
陈梓钧

　　我相信对于人类文明而言，这场灾难也会成为文明史的转折点。就像我感受到的启迪一般，人类也将重新审视自我、文明与生命的意义，不是在地球的尺度上，而是在宇宙的庞大舞台上审视，从而点亮新纪元的崭新黎明。
　　这是陆哲教授在“新科学系列讲座”的发言稿。这里重印，得到了出版商学术出版公司的许可，以飨读者。

　　一
　　各位，我没料到我能站在这里——活着站在这里，向各位讲述我的故事。
　　命运真的很神奇。两个月前的这个时候，我在北大西洋上空，飘浮在一百公里高的地方，蜷缩在一支海洋深潜器里，目睹着天崩地裂的可怕的景象：数百亿吨海水从太空落下，数百亿吨熔岩正从地幔涌上。若救援来迟一点，我便不可能在这里与大家共同见证这令人战栗的时刻了——这个科学革命的时刻，文明史转折的时刻。在这个时刻，我有幸与大家一起，迎来人类崭新的黎明。
　　为什么这么说呢？现在已有超过二亿人死于海啸、地震与火山爆发，两千多座城市惨遭毁灭，近十亿人流离失所，人类文明遭遇前所未有的浩劫。为何我会以这种乐观到狂妄的口气说，这是人类的黎明呢？
　　请允许我先谈谈我的母亲。
　　我对母亲最早的记忆，来自我的一次哭泣——第一次上幼儿园时的哭泣。那时，我号啕大哭，任老师怎么哄都没用，糖果、玩具，各种招数都用尽了，所有人都一筹莫展，但母亲却给我了一块拳头大小的黑石头。
　　“你听。”她说，把黑石头在桌上轻轻磕了一下。
　　黑石头发出一种不可思议的悠扬的声音，如鸣佩环，经久不息。后来听老师说，那时我立刻停止了哭泣，瞪大了眼睛看着那石头，仿佛那是一块闪闪发光的宝石。
　　我出生在一个单亲家庭——两岁那年，父亲离家而去，母亲独自抚养我长大。和我一样，她也是一个海洋学家。每年冬天，她总会跟着考察船出海，回家时为我带回各种奇妙的玩具——贝壳，五颜六色的珊瑚，可以养在瓶子里的灯笼水母，还有那些黑石头。这样的石头，她每次考察归来都会带回几个，天长日久，在狭窄的屋里堆积如山。母亲索性把它们按大小堆在一个木架子上，做成“架子鼓”，又向学乐器的邻家孩子借来了鼓槌，和我一起敲着玩。
　　当然，因为音准不对，这架子鼓并不能演奏常见的乐曲。一般的乐曲中，音高差八度意味着频率差两倍，但这个乐器只能演奏频率差六倍的音乐。母亲是个很有才华的人，为此她专门自编了不少曲子，我最熟悉的便是“海洋之歌”。在这悠扬的音乐声中，我度过了我无忧无虑的童年。那是多么美好的日子，我以为生活将这样永远继续下去，直到我六岁。
　　那是我第一次跟着母亲出海。在海洋考察船里，在一个船舱中，我坐在桌旁，准备过我的六岁生日。桌上摆着蛋糕，烛光跳跃着，为冰冷的船舱抹上橙红色的温暖。但我身边的叔叔们却面色凝重——母亲下潜考察，却突然失去了联系。我望向大海，焦急地等待着，等待她回航时溅起的浪花。铅灰色的大海沉默着，一天，两天，没有任何消息，她消失在了两千米深的大西洋底，直到现在，也没有回来。
　　这是很大的悲剧。厄运降临后，我的世界天崩地裂。但我不再哭泣，有另一种东西让我从悲痛中走了出来。大概每个人到了某个年龄都会经历自我意识的“天启”，于我而言，这种“天启”是母亲的永别带来的。葬礼上，抚摸她黑色的灵柩时，某种陌生、无边无际、黑色而冰冷的存在突然攫住了我，眼泪戛然而止。死亡，虽然当时我无法理解它，却也朦胧地感受到了它无所不在的羽翼与它扇起的寒风。我眼中的世界忽然变成了另一种样子，我也不再是那个无忧无虑的小孩了，我开始思考，思考生命的奥秘。生命是什么？死亡是什么？生命存在于宇宙中，意义又是什么？
　　这些问题伴随着我长大，引领我走进实验室，走向那片海洋，最后，把我带到了这里。
　　对我个人而言，母亲的死是我人生的转折点，我相信对于人类文明而言，这场灾难也会成为文明史的转折点。就像我感受到的启迪一般，人类也将重新审视自我、文明与生命的意义，不是在地球的尺度上，而是在宇宙的庞大舞台上审视，从而点亮新纪元的崭新黎明。
　　而这一切，都来自于我母亲的“海洋之歌”。

　　二
　　故事不妨从头讲起。
　　五年前，在任讲师期间，我与矿业集团合作，参与研究深海锰结核。
　　众所周知，锰结核是一种储藏量很大的金属矿藏，早在很久之前就被发现，但直到现在都没有大规模开采。原因很简单：它们都沉积在几千米深的海底，勘探困难，成本高昂。为了解决这个难题，集团希望能借助浮游生物来定位锰结核。
　　这不是什么新奇的想法。当时人们普遍认为，锰结核起源于一种特殊的浮游生物。海水中的锰元素会富集在它表面，层层堆积生长，最终形成结核，就好像水汽凝结成露珠。
　　显然，这个理论有很多漏洞——比如著名的“同心圆疑题”。锰结核都沉积在海底，如果它真是由锰元素沉积而成，那它应该只在与海水接触的上表面生长，剖面的生长纹应该下密上疏，是严重偏心的，但事实上，这些“年轮”都是均匀对称的同心圆。难道石块会悬浮在海中生长吗？但集团并不在意这个，他们关心的是钱——这种浮游生物带来的生物探矿法，将为集团节省一大笔开支。
　　无疑，这个课题是纯应用的，和探索生命奥秘八竿子打不着，却成为了我研究的转折点。我此前一直在海洋浮游生物领域，从未研究过锰结核，更没有见过锰结核的样本，所以当我第一次见到那些从海底捞上来的黑疙瘩时，我的震惊溢于言表。
　　那就是我母亲带回来的黑石头！
　　这就是命运的神奇。时隔二十年，我竟然阴差阳错地与我母亲走上了同一条路，来到了同一片海。在这里，我接下了母亲未竟的事业，并且解开了一个巨大的谜团。
　　这个谜团的线头，来自一个神秘的数列。
　　那时，为了研究需要，我们采集了数十吨的锰结核样本。进行粗略统计后，我们惊奇地发现，这片海域里采集的样本格外蹊跷——在两万多个样本中，锰结核的大小呈现出奇特的等比数列形式的分布规律，我们称之为“直径量子”。这些结核的直径均取了若干分立的值，而这些值间近似呈以六为倍数的等比数列关系，如三点三厘米、十九点八厘米、一百一十八点八厘米等。在打捞的样本中，我们只发现了这些尺寸的结核块。而如果锰结核是由浮游生物吸附形成，那应该各种尺寸都有，不可能只出现这种离散化的值，何况是等比数列！
　　这是我研究生涯的转折点。从那时起，我的全部精力都放在了锰结核上。
　　必须承认，转行并不容易。锰结核的成因属于海洋地质学，后来发现还必须联系上电化学和流体力学，那都是数学背景相当复杂的领域。但那个神秘等比数列的诱惑足以让一切困难都变得可以克服。经过三年的研究，在冯坎博士、乔羽高工等人的帮助下，一个新的锰结核形成理论渐渐成形。
　　理论的出发点，来自那个等比数列中的比例因子“六”。
　　这是一个很有趣的过程，现在回忆起来，仍趣味盎然。我们就好像破解凶杀案的侦探，死者留下了一个神秘数字，而我们要从它推断出凶手的身份。为何恰好是六倍？刚开始思考时，没有任何理论能解释，我们只能天马行空地想象，寻找一切若隐若现的联系，同时还要避免陷入玄学的陷阱——雪花的六角，米粒组织 [1] 1的六边形，巨人之路的六棱柱 [2] 2，但肯定不是大卫的六芒星。这不是胡思乱想，我们知道，自然界的一切都遵循能量最低原理，如果我们承认锰结核的这种比例关系是自然形成的话，那“六”这个比例一定来自于某种能量最低的几何形状。
　　于是，我们想到了“瑞利-本纳德对流”。
　　这并不是什么玄奥的事物，我们每天都有机会见到它。请各位看这张图，这是我今天早上在宾馆厨房做的实验——找个平底锅，加半锅水，打一到两颗鸡蛋，让水具有一定的黏度，接着均匀、平缓地加热锅底，注意一定要非常均匀，然后等待，你会发现在某个时刻，水面突然涌现出规则的六边形涡泡，原来混乱翻腾的水流被约束在了六边形涡泡内，以对称的方式上浮和下沉。
　　在大洋深处，类似的过程也在进行着，只不过规模要大得多。洋中脊裂谷底部，来自地幔的炽热熔岩涌出地壳，与冰冷的海水接触，形成热对流，就像实验中被炉灶加热的锅中水一样。
　　让我们继续实验。请看这段视频，在平底锅中，水涡呈六边形对称翻滚，大概有二三十个涡泡，每个涡泡尺寸大概是一厘米。现
　　在，我把炉灶火焰开到最大，同时向锅中的水面均匀地喷洒液氮，以加大水底和水面的温差。可以看到，当温差增大到下一个临界值时，涡泡突然分裂，每一个大涡泡分裂成三十六个新的小涡泡，小涡泡的直径恰好为原来的六分之一！那是两年前的一个清晨，在煮鸡蛋时，我偶然观察到了涡泡的六分裂，从而解开了困扰数年的谜团。多亏了我家乡的凛冽寒冬，让温差达到了涡泡分裂的临界点。
　　当然，如果温差继续增大，涡泡还将继续分裂下去，形成一系列更小的涡泡，六、三十六、两百一十六，那是以六为倍数的无穷无尽的分裂……
　　是的，这就是“直径量子”的成因——在火山与海洋接触的表面，冰与火的交织中，熔岩形成了具有六倍比关系的对流涡泡。接下来就是复杂的化学过程了。我们猜想，在界面上，熔融的酸性玄武岩萃取了海水中的二价锰离子。熔岩中的锰含量不断提高，当达到饱和后，将在旋涡的核心析出、凝聚、结晶，形成锰结核。去年五月，我们用格子玻尔兹曼方法对这个模型进行了仿真，并且在海洋地质中心进行了缩比实验，首次获得了人工锰结核。结果是令人惊喜的。那天下午，在实验车间里，我戴着石棉手套捧起那个还在冒烟的黑石块，然后小心地用电锯剖开。在剖面上，生长纹果真呈现出同心圆状！
　　我们连夜撰写论文，给出了描述这一过程的数学模型，题目叫“本纳德对流倍周期分岔在海底扩张过程中的电化学作用”。全文在《科研杂志》二○九○年第三十七期刊发。
　　至此，我们揭开了锰结核的“直径量子”倍数之谜。鲜花与掌声接踵而至。一夜之间，学校就将我从讲师提拔为教授。各种委任函如雪片般飞来，十几所大学邀请我去做访问学者，但我全都拒绝了。我知道，那些头衔意味着我将不得不把大量时间花在讲座和会议上，而这个成果只不过是一个更大谜团的发端——乐曲才刚奏完序章，海洋底部还隐藏着更深刻的东西等待揭晓。我必须轻装上阵。
　　还有什么深刻的东西呢？没错，生命，一种新形态的生命。
　　让我们重新回顾一下本纳德对流。这是流体力学中的经典问题，非常简单，却能体现出生命的本质——低熵体。在那层薄薄的液体中，随着温差的增加，熵不断降低，有序度不断升高，六边形涡泡突然涌现，分岔，结构从混沌中浮现，如同受精卵分裂为胚胎，秩序的磷火在黑暗的海面上升腾。多么神奇而美妙的演化！我不由得想起从前看过的一篇有趣的文章，里面描述了一种硅基生命，它呼吸氧气，一面走，一面要吐出石块般的二氧化硅。我们所见到的那铺满海底的锰结核，是不是某种硅基生命的排泄物呢？
　　这个图景实在太惊人。要知道，世界各大洋的洋底都广泛分布着锰结核，数量在百亿亿量级。如果那真是某种生物的产物，那它得有多庞大？！
　　思虑再三，我最终还是没敢把这个狂想写进论文。毕竟，古往今来，还没任何人见过这种新生命。况且我心里很清楚，这些单调的旋涡绝非生命——它会繁殖吗？会遗传吗？会对我们的呼唤做出反应吗？显然不会。要跨越这道隔绝非生命与生命的鸿沟，还需要更多的助力。
　　在命运的眷顾下，我们有幸成为了这种新生命的见证者。
　　那是在两个月前，我和乔羽高工一起，乘坐“达尔文号”深潜器潜入了我母亲葬身的大西洋中央海岭，实地考察锰结核的形成过程。在那里，我们看到了比梦境更加疯狂的东西。

　　三
　　今年，我们来到了亚速尔群岛以南二百二十海里的海域。天气湿冷，灰色的云低垂，那是北大西洋冬季的一个寻常的早晨。“达尔文号”深潜器悬挂在考察船的龙门绞车上，修长的艇艏指着海面，仿佛一柄准备劈开波浪的白色钝剑。
　　因为兴奋，我起得很早。吃过早饭后，我与乔羽等人道别，坐进了深潜器的驾驶舱里。那是一个直径一百二十厘米的钢球，异常狭小，我像是胡桃壳里的胡桃。所幸，深潜器外安装了二十四台全景摄像头，配上虚拟现实眼镜后，舱壁就在我眼中消失了，海底的壮丽景观一览无余。
　　正因为有了这些摄像头，我们才能捕捉到那些惊人的画面。
　　当天上午八点二十分，技师锁死了深潜器重达一百六十公斤的舱门。探险开始了。释放指令发出，短暂的失重，然后我砰的一声，落入水中，像个石块一样落向海底。考察船的船底迅速变小，很快变成了微光闪烁的海面上的一个暗淡小点。不久，连光线也消失了。只有灯光下无数的浮游生物粒子在飞速上移，宛如有人在开车穿过暴风雪。四周变得一片漆黑。所幸，仪表还是可靠的，它告诉我深潜器正以三米每秒的速度向着海底靠近。
　　这次考察中，我的目的地是一片海底扩张带。它于数年前被首次发现，被称为“海洋之喉”。在那里，熔岩从海岭中央的裂隙中涌出、冷却，凝固为新的海底，锰结核只不过是这个过程的副产品。这里是具有“直径量子”的锰结核的发现地区。我们猜想，这里的海底扩张带一定形成了一片宽阔而均匀的熔岩湖泊，就像一个硕大的平底锅，使得本纳德对流涡泡变得均匀，只有这样才会生产出大小均匀的锰结核来。
　　几分钟后，深潜器已经位于海面下一千二百公里。黑暗更浓，浮游生物微粒也看不到了，海水变得极为澄澈，澄澈得让人怀疑充满那片黑暗的不是海水，而是真空。有人说大海是太空的镜像，我深以为然——黑暗、死寂，还有一分钟的通信延迟。我仿佛是一个宇航员，在没有任何星辰的冷寂太空中孤独地航行着。冷，彻骨的冷。大洋底部的水温只有一摄氏度，驾驶舱在冷却，舱壁上凝结了大颗水珠。我的一双赤脚就踩在舱门的钢板上，冻得发抖，不得不穿上毛袜和防水靴。但即便如此，我的牙齿仍咯咯打战。
　　坦率而言，我发抖并不仅仅是因为寒冷。当时，我已经对我母亲罹难的过程略有耳闻。有人告诉我，她当时似乎有了一个发现，但对此守口如瓶，唯一的知情人是她的一个学生。有一天他们乘坐深潜器下潜。深潜器在距离海底二百米的位置上突然失去了联系，声呐中断，音信全无，救援队在海底搜索了几个月都没见到深潜器的丝毫行迹，也找不出事故原因。事到如今，已经没人知道她当时下潜的目的。唯一的线索是当时她的奇怪行动——在失踪前的半小时中，她都在用超大功率声呐扫描海底，声呐信号的内容是一段她自创的音乐。
　　向海底播放音乐？播给谁听呢？
　　在兴奋之外，我也感到了一种隐隐的恐惧。
　　但我没有太多时间去恐惧。三分钟后，在二千二百米的深度上，我看到了海床。
　　这是位于中央海岭西侧的缓坡。数十米厚的沉积物覆盖其上，仿佛雪后的一片无边无际的荒原，探照灯只能照亮其中一小块。我扔掉了四个压舱块中的一个，深潜器停止了下降，悬停在海床上方，以便我仔细观察周围。只见沉积物上布满了锰结核，每平方米足有十几个，分布均匀，仿佛尘封的古战场中散落的盔甲。
　　这时，我发现全景摄像机真是个宝贝。它视野极佳，而且可以将海底极为微弱的光线放大数万倍，令我的工作效率大大提升。只用了几分钟，我就看到了目标——在中央海岭山脊上跳跃的一片暗红的辉光。它节奏缓慢，却极有韵律，自左向右，像海浪一样波动，仿佛山风中燃起的篝火。深潜器的影子被投射在海床上，随着那辉光微微颤抖着。
　　循着那片辉光，三分钟后，我越过山脊，来到了“海洋之喉”的正上方。
　　这是洋中脊裂谷宽度最大的位置。我向下俯瞰，只见裂谷侧壁陡峭，宛如刀劈斧砍。在那峭壁底部有一道暗红色的熔岩狭缝，像魔鬼的微微裂开的嘴。我拉近相机焦距，努力分辨其细节，但因为距离太远了，那里的熔岩显得朦朦胧胧，看不清楚，必须再下潜，再靠近些，才能得到有意义的照片。
　　距离底部八百米。我看了一眼雷达的读数，忽然意识到，这就是二十年前我母亲失踪的地方。
　　当年她也是这样，为了看清谷底的景象而毅然下潜吗？
　　我咬了咬牙，启动了推进器。
　　两侧的峭壁缓缓上移，慢慢地，“海洋之喉”已经占据了我的整个视野，熔岩表面纹理清晰。然而我已经感到了那地底火焰的威力——船舱在晃动，被加热的海水正紊乱地上涌，高温透过钢壳传进来，刚才的冰窖转瞬间就变成了蒸笼。
　　时间不多，我用最快速度调整好了相机，连续拍摄了数百张相片。
　　诸位请看，这就是那些照片中的一张，也是目前为止，唯一拍摄到“海洋之喉”核心区熔岩的照片。可见涡泡很规则，与我们预测的一样，呈整齐的六边形，排列均匀密集，表面盖着一层乳白色的薄雾，好像一锅煮着的大米粥。在裂谷北端，这些涡泡翻滚得要慢些，颜色也更暗些，更精细的照片显示那里的涡泡核心已经结晶，锰结核正在形成；而在裂谷南端，这些涡泡则更亮、温度更高、旋转更快些，中心很干净，没有结核。显然，那一种类似于新陈代谢的过程——数以万计的涡泡如齿轮般互相嵌套，精密地旋转着，组成一条火焰巨蛇，头部啃噬着岩石，而尾部不断地结晶、固化、分解，化为无数在海底铺陈的锰结核。那起伏的暗红色辉光仿佛一颗律动的心脏，亘古不息，有一种催眠的力量。
　　面对此景，我几乎忘记了思考，忘记了呼吸。
　　不知是不是幻觉，我还听到一种声音正从那里传来，是一种低沉的嗡嗡声，好像一只巨掌，穿过海水，握住深潜器，缓缓摩挲着它的外壳，又好像妈妈的手，在温柔地抚摸着我的脑袋，哄我入眠。
　　二十年前，我母亲目睹这奇景，是不是在震惊中忘记了离开，以至于被突如其来的爆发吞噬了呢？
　　我低声默念，妈妈，我来看你了。
　　话音刚落，在那个瞬间，我竟然真切无比地听到了她的回答——
　　哲哲，你终于来了！


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