阿凡達堪稱十年難得一遇的科幻大片，美輪美奐的潘多拉星、逼真的三維立體效果讓人讚不絕口，科學技術和生物圈的縝密設定讓觀眾歎服，硬科幻迷們關注的技術設定也得到了滿足。美國著名科普雜誌《大眾科學》的主要撰稿人約翰·馬哈尼在其觀後感《這部“未來電影”說的都是真事》中發出這樣的驚歎：“難道詹姆斯·卡梅隆也喜歡看《大眾科學》嗎？《阿凡達》中包括地球人開拓宇宙、僱傭兵使用外骨骼助力機器人、男主角遠端控制他的第二肉身‘阿凡達’等情節在我看來都太眼熟了，完全可以在《大眾科學》報道過的國際尖端科技發展動態中一一找到對應點。”無獨有偶，其他一些著名的業內權威科學讀物，例如《大眾機械》也指出：《阿凡達》將不少現今仍處於概念階段但理論上可行、或是初期產品試製階段的先鋒科技成果展現在了人們面前。

下面，就讓我們對《阿凡達》中的科幻元素做一次詳細的解析，看看現實世界距離影片中的2154年到底有多遠。

半人馬座α星——熟悉得不能再熟悉的三體星

電影裡的潘多拉星並不是一顆行星，它其實是一顆巨型氣體行星（類似木星）的衛星。這顆巨行星名為波呂菲莫斯星，位於半人馬座α星，距離地球4.37光年。半人馬座α星是由A、B、C三顆恆星組合而成的三合星，是距離地球最近的恆星系統。波呂菲莫斯星就繞著A星運轉。2008年1月，耶魯大學天文學家黛布拉·費希爾領導的研究小組開始了一項為期五年的半人馬座α星觀測計劃。他們使用智利托洛洛山美洲天文臺的1.5米孔徑望遠鏡進行觀測，排除了半人馬座α星附近有類似木星或土星大小的行星存在的可能性。

透過研究半人馬座α星中心A、B兩顆恆星的軌道力學，可以計算出哪些位置可能存在適合人類定居的行星。兩顆恆星圍繞著彼此作週期旋轉，它們之間的距離為11至36個天文單位。適合居住的區域（可能擁有適合的溫度以及液態水的星球）軌道範圍非常靠近A星和B星。比太陽稍大一點的前者，在距其1.2個天文單位遠的地方可能存在一個適宜人居住的區域；而距離質量約為太陽90%的B星大約0.75個天文單位的地方，也可能存在著這樣一個區域。因為這兩顆類似太陽的恆星，都擁有可以讓生命誕生的元素，所以這有望讓它們的行星成為孕育生命的星球。

當然大家最關心的是，在半人馬座α星系統是否存在體積更小、類似地球這樣適合生命孕育的星球。費希爾預計這個答案將會在2012年揭曉。

在《阿凡達》的設定中，波呂菲莫斯星的個頭是木星的兩倍，它的名字來自希臘神話裡的獨眼巨人，因為它上面有一個風暴雲構成的大紅斑，就像一隻眼睛怒視著它的衛星潘多拉。潘多拉星和地球差不多大。由於波呂菲莫斯星不止潘多拉一個衛星，所以我們在潘多拉星上可以看到有一顆巨大的紅色星球和兩到三個月亮掛在天上。

以人類現有的科技水平，我們只知道半人馬座α星有三顆恆星，至於行星、衛星系統是什麼樣子，都只能想象。在《三體》的設定裡，半人馬座α星有一顆行星，那就是三體星。科幻作家和科幻編劇們之所以都喜歡拿半人馬座α星做文章，是因為它擁有和太陽差不多質量的恆星，可能存在讓生命繁衍的穩定天文環境，而且與地球的距離近到似乎觸手可及，但又並非現在的人類能夠到達的位置，不至於被科學理性抹殺。這種若即若離感恰好能在想象和現實之間鑽個空子，換言之，就和上世紀的科幻小說家們都樂於寫火星是一個道理。

有智慧的行星——複雜系統與智慧的產生

活星球、群體智慧之類的點子在很多科幻小說中出現過，斯坦尼斯拉夫·萊姆的《索拉里斯星》，遙控的《馬姨》中的螞蟻窩，大劉的《思想者》裡整個宇宙的恆星，羅隆翔的《寄生之魔》中那棵巨大的菟絲子……它們都和潘多拉星上的靈魂之樹有著相同的功能。在《阿凡達》中，潘多拉星的納威人看似處於原始文明形態，但事實上，整個星球所有的生命都連線成了一個巨大的網路，每個生物個體都是整體的一部分。納威人的髮辮中伸出的神經束，可以看做是能夠接入母體的USB介面，能下載、上傳和儲存記憶。女博士從一開始就認為，大量的植物在根部結成的網路，有著和人腦相似的結構，並進而推斷這個星球是有思維的。在故事的尾聲，這個說法果然得到了印證。

“是的，正如巨量的0和1組合產生了計算機的運算能力一樣，意識也是由巨量的簡單連線產生的，這些神經元間的簡單連線聚集到一個巨大的數量時，就產生了意識。換句話說，意識，就是超巨量的節點間的訊號傳遞。”劉慈欣在他的小說《思想者》中以簡潔的語言精確描述了潘多拉星智慧產生的原因。複雜系統與智慧的關係大致是這樣的：人類的神經元很簡單，結構都是大同小異的，一個細胞只是一個單元，無數個相同的單元組合在一起，就產生了量變到質變的效果——人腦就有了智慧。與之相似的是，計算機裡面每個運算單元也都很簡單，只能做一次加法運算，但是數量達到了一定規模，就會產生質變。

在自然界裡，例如螞蟻、蜜蜂這些物種，無數個一模一樣的個體，單體幾乎都沒有智慧，但是當它們合成一個整體，則能表現出很強的邏輯性和社會性。生命也是這樣，每個細胞都是相似的，當數量達到某一個閾值時，就會產生質變；人類社會也是如此，由人類個體組成的社會本身也會表現出某些類似智慧的行為來。

數字化的靈魂——眼一閉一睜，就變成外星人了

意識的數字化是近二十年來長盛不衰的科幻命題，如《神經浪遊者》《駭客帝國》《雪崩》……圍繞它的小說和電影層出不窮。肉體與靈魂是否可以分離，在現實的科學研究中還存在頗多爭議。 在《阿凡達》中，為了與納威人交流，來自地球的資源開發公司啟動了“阿凡達”計劃，創造出半人、半納威人的克隆生物“阿凡達”擔任大使。依靠複雜的介面裝置，一個人類可以透過“心靈感應”來控制對應的“阿凡達”身體。

《阿凡達》的英文名為“Avatar”，詞根源自梵文，意指降臨人間的神之化身。在印度教中，“Avatar”特指主神毗溼奴下凡化作人形或者獸形的狀態。傳說毗溼奴有十個化身，其中有九個已經降臨世間，最後一個化身會在世界末日降臨。剝離開宗教層面的解釋，“Avatar”也是現今電腦技術中一個常見的術語，通常指在虛擬實境中具象化呈現出的完美人形。

在現實世界的科學研究中，目前人們已經做過很多研究人類與化身相連線的工作，即讓生物學“溼件”（一種模仿生物系統及結構的智慧程式，大多用於人工智慧或專家系統的實驗室中，以電腦來模擬生物的結構及行為）控制加工硬體。而這些腦機介面研究的目的，的確是為了讓像《阿凡達》的主人公傑克一樣的殘疾人重新擁有活動能力。

美國杜克大學神經學家兼“重新行走專案”首席研究員米格爾·尼克拉里斯表示：“電影《阿凡達》中這方面的內容與我們目前正在進行的實驗工作驚人地相似。”該專案正在開發一種能夠讓殘疾人穿戴的外骨骼，這種外骨骼可以從神經束接收命令。目前，這一專案的研究員們正在訓練一隻恆河猴，讓它在跑步機上直立行走；然後，他們將提取猴子腦中的神經訊號，透過網際網路傳送到位於日本的一個實驗室，那裡有一個智慧機器人可以完全同步猴子的步態。

另外，電極植入技術可以幫助合成發聲，也可以用意識來移動電腦游標——著名科學家霍金是這一技術的最大受益者。還有其他科學家正在研究可穿戴的機器介面，讓骨神經訊號改道繞過受損組織重連大腦，進而使正常的身體肌肉發揮作用。當然，像《阿凡達》中意識無縫連線並完美地轉換進另一具生物身體的設定，目前而言還只是一個幻想。

機械裝甲——重機械外骨骼戰爭機器

在電影《阿凡達》的尾聲，潘多拉星的叢林中爆發了一場地空大戰，其中一些人類僱傭兵操縱著一種被稱為放大機動平臺（AMP）的裝甲機器人。這款機器人是影片中人類僱傭軍在潘多拉星用於戰鬥、拓荒和運輸的軍用機器人，平衡性和靈敏度極高，裝配有重灌甲，前臂配備了火力強勁的GAU90加農炮重機槍，適合在多種地貌和氣候條件下使用。AMP的造型肯定會令許多人想起卡梅隆在電影《異形Ⅱ》中使用的一款機械人，同時也酷似《駭客帝國Ⅲ》中人類的戰鬥機器人。

在現實科學領域裡，美國軍方几十年來一直在研究有動力推動的外骨骼套件，讓士兵隨身揹負沉重的裝備以及更多、更大的武器裝備。這種套件可以在戰場救援、營地重建等方面提供幫助。美國國防部預先研究計劃局從2000年起，就為一個名為“增強人體機能的外骨骼”的研究計劃提供大量補助，包括為“雷神”小組提供資金。

研究者將這種機器簡稱為XOS。它重約150磅，裝備在穿戴者的手臂、腿部和背部，液壓系統能夠讓穿著者將200磅重的物品舉起數百次卻不會感到疲憊。但同時，XOS也相當靈活，穿上之後甚至可以爬樓梯或者踢足球。這種裝置遇到的最大瓶頸，是它的獨立供電系統仍需開發——目前的XOS仍然需要接上外部電源。

另外，在加州大學伯克利分校和麻省理工學院有一些團隊也在研究這一專案；一家被稱為“終結者”的日本公司已經發明瞭一種類似鋼鐵俠的金屬軀體覆層，主要輔助進行物理治療，這種裝置被命名為“機器服混合輔助肢體”。

懸浮山——高溫超導材料與反引力技術

《阿凡達》從一開始就告訴觀眾，人類要去潘多拉星開採稀有礦藏Unobtanium，期望用它來解決地球資源日漸枯竭導致的能源危機。這種假想的礦石名稱是個玩笑，這個單詞由“難獲得的”（unobtainable）和表示元素的字尾“ium”結合在一起生造而成。Unobtanium是一種罕見的常溫超導體，被納威人稱為“雷震聖石”，具有奇特的磁場效應，而且常溫對它的這種特性絲毫沒有影響。通常我們所說的“高溫超導體”只是個相對概念，是在-195.8℃以下才具有超導性質的材料，這個溫度對於地球常溫來說低得不可想象。如果真有像Unobtanium這種常溫超導體，其蘊含的無限潛力和商業價值確實會讓一些人到潘多拉星球大開殺戒。

在潘多拉星球上，Unobtanium礦藏所在的哈利路亞山脈像天空之城一樣飄在空中——據說這一靈感來自於中國黃山——只能透過飛行或者攀援巨型藤蔓才能到達。我們知道，一旦超導體在磁場中出現，超導體就能飄浮，而潘多拉星本身就是一個巨大的磁體。於是筆者不禁生出一個疑問：地球人為何不乾脆把飄浮著的大石頭搬走，而非要去炸人家的大樹呢？

超導材料和超導技術有著廣闊的應用前景，科學家根據超導現象中的“邁斯納效應”原理製造出了超導列車和超導船。由於這些交通工具在懸浮無摩擦狀態下執行，因此可以大大提高它們的速度和平穩性，並有效減少機械磨損。超導列車早在上世紀70年代就成功地進行了載人可行性試驗，超導船則已於1992年1月27日下水試航，但目前尚未進入實用化階段。

《阿凡達》中蘊藏的秘密數不勝數，卡梅隆為拍攝此片，不但為納威人專門設計了“納威語”，還編纂了龐大的《潘多拉百科全書》，每一種植物、動物都由相關領域的專家設計，符合進化規律和自然界的規則。可以預見，研究《阿凡達》必將成為科幻發燒友們又一個熱門之選！

距離《阿凡達》上映整整超過了十年，電影本身3D特效，情節構思，角色設計在許多人心中都是無法超越的經典，也都期侍續集的誕生。

首回顧一下阿凡達的世界背景，它是在2154年距離太陽系最近的阿爾法三體恆星星系的一個衛星上，這顆衛星有強大的礦物產生磁場漩渦，造成一座座的漂浮的哈里路亞山，而納美人則是這座星球上的土著，它們以繁衍之樹為部落根據地，騎著重鎧馬、女妖翼獸並征服強大的Wraith翼獸，並與各式各樣的六足巨獸與共同和諧地生活在這個星球上，直到人類的入侵才發生一場保衛家園的外星故事。

可以說，潘多拉只是一種地球生態的一種組合與投射，每一種元素都能在地球上找到它的原型 。

比如，納美人的部落架構以及與人類關係，反映的是印第安人如何對抗入侵的歐洲人，方式和過程從對抗，理解，反擊到融合如出一轍，傳達著美國式的征服者和保衛者套路，

而阿凡達的背景環境則是融合中國的黃山，非洲的草原動物，亞馬遜熱帶叢林的共同產物。

比如山就是磁懸浮原理漂浮，三體星系天文位置的猜想，還有各式不同現代化和外骨骼或充滿想象的飛行武器等裝備，可以說阿凡達的一切幻想在地球上或多或少都能找到相對應的文化根由。

阿凡達就是各種地球風景和文化大雜燴。這種包團永珍也正是阿凡達令人震撼感動的原因。

但這十年過去，科技知識的更加普及，對事物的看法都發生，許多十年前的科技常識也都發展出現了更多的見解，比如對進化論的質疑，那麼運用新的觀念，來重新看侍幻想中潘多拉星球生物，也會發覺阿凡達出現了的不足情況。

對於潘多拉世界的設定，大多數動物都是六條腿的巨獸，但是他們的步態卻完全是按照四足動物進行活動的。

而納美人採用了充滿野性的兩足加爬行站立結合的方式，他們與潘多拉猴的似乎一定的親緣關係。仍舊按照人類的進化論的軌跡進行設定的。

那他們和六足巨獸存在什麼進化關係嗎？今天越來越多人相信，恐龍和鳥類的關係更為親密，甚至成了部分演化成了雞，當然，這是為了飛行減少了眾多基因的結果，

但我相信當初在設定阿凡達時，早就引入恐龍人的概念，將納威人設定為與恐龍類似的直立行走動物，那麼其它六足行走的巨獸就像昆蟲一樣存在，也就非常合乎情理了。

當然這樣在美劇中必須加入的愛情情節就很難讓觀眾接受。相信卡梅隆他也是考慮到的了，才改變成如今的模樣，但無論如何，阿凡達就是經典，期侍續集能夠再續經典了。