1991年9月26日，來自世界各地的記者涌入了美國亞利桑那州南部的奧拉克爾，一個隱藏在卡特琳娜山脈中的小鎮(zhèn)。他們是來見證一項(xiàng)前所未有的實(shí)驗(yàn)正式啟動：八位科學(xué)家將在有史以來最大的人造封閉生態(tài)系統(tǒng)“生物圈二號”中，過上與世隔絕的生活。

接下來的兩年中，這些科學(xué)家將共同生活在這個大型生態(tài)園中，不與外部世界發(fā)生任何身體上的接觸。在這處占地一萬兩千多平米的設(shè)施里，他們要自己種植瓜果蔬菜，做實(shí)驗(yàn)，并盡力維持五個生物群落（沙漠、熱帶草原、海洋、熱帶雨林和濕地）的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。科學(xué)家的主要目標(biāo)是要測試，把生物圈用作執(zhí)行長期太空任務(wù)的生活空間是否可行。如果我們將來要認(rèn)真考慮殖民火星，我們就必須找到辦法來創(chuàng)建可持續(xù)棲息地，以滿足我們作為一個物種的需求。

從很多方面來說，“生物圈二號”八位原始居民進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)都是完全失敗的。這項(xiàng)為期兩年的實(shí)驗(yàn)暴露出了各種科學(xué)、社會和環(huán)境上的問題。但26年過后，“生物圈二號”仍在運(yùn)轉(zhuǎn)，盡管它發(fā)揮的作用已有很大差別。雖然這里已不再容納任何居民，但“生物圈二號”仍在承載前所未有的地球系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)，并且在人類創(chuàng)建“微型地球”的征程中，它已然成為一座紀(jì)念碑。人類踏上這趟征途已有數(shù)十年，而且今后也不會止步。

這趟征程的故事是離經(jīng)叛道的數(shù)學(xué)家和百萬富翁生存主義者的故事，是空間站和地下堡壘的故事。它始于我們對地球獨(dú)特性的認(rèn)知，而它之所以能夠維持下去，靠的則是讓人類成為星際物種的堅(jiān)定夢想。這個故事里，有成功，也有失敗，但在此過程中學(xué)到的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，或許掌握著我們通向未來的鑰匙。

富勒與他的“地球號”太空飛船

可以說，創(chuàng)建“微型地球”的夢想真正始于1968年，當(dāng)時(shí)，巴克敏斯特·富勒（Buckminster Fuller）出版了《地球號太空飛船操作手冊》（Operating Manual for Spaceship Earth），這是一部關(guān)于可持續(xù)性和未來的開創(chuàng)性著作。

大家都說，富勒不是那種典型的科學(xué)家，他的特質(zhì)在生命早期就已經(jīng)顯現(xiàn)出來。他曾兩度被哈佛大學(xué)開除，第一次是因?yàn)樵谝患译s耍劇團(tuán)里玩樂，花光了所有的錢，第二次是因?yàn)椤安回?fù)責(zé)任和缺乏興趣”。雖然富勒可能跟大學(xué)生活格格不入，但在第二次被開除后，他憑借自己廣泛的涉獵，從地圖制作到實(shí)驗(yàn)性汽車，再到建筑和數(shù)學(xué)，無所不包，很快闖出了“20世紀(jì)博學(xué)之士”的名聲。

富勒在北卡羅來納州的黑山學(xué)院。

盡管富勒在很多領(lǐng)域都取得了成功，但能夠定義這位杰出原創(chuàng)思想家畢生成就的，仍然是《操作手冊》這本書。他在書中概述了“地球號太空飛船”以及人類作為船員的概念。按照富勒的說法，地球是一艘獨(dú)特的太空飛船，如果它無法補(bǔ)充物資，如果沒有適當(dāng)維護(hù)，它就會損壞，而且無法修復(fù)。

有鑒于此，富勒創(chuàng)造了“協(xié)同學(xué)”這樣一門學(xué)問，其基礎(chǔ)概念，是“系統(tǒng)”要大于其組成部分的總和。這也意味著，僅僅考慮孤立的組成部分是無法理解一個特定系統(tǒng)的。簡而言之，富勒的協(xié)同學(xué)主張對系統(tǒng)做整體分析，尤其是對我們的地球以及寄居其上的人類社會來說，更應(yīng)如此。

如今，協(xié)同學(xué)被認(rèn)為是科學(xué)研究的一個邊緣領(lǐng)域，盡管它在實(shí)踐和理論方面都有很多應(yīng)用。其中最有趣的一個應(yīng)用是由富勒自己開發(fā)的，他把協(xié)同學(xué)理論用于建造著名的網(wǎng)格狀球頂。這些建筑看上去就像由三角形構(gòu)成的圓頂小屋，富勒設(shè)計(jì)它們的目的是替代人們熟知的立方體建筑，成為一種新的生活空間。

哈佛大學(xué)領(lǐng)導(dǎo)學(xué)和管理學(xué)教授艾米·埃德蒙森（Amy Edmondson）曾在富勒晚年時(shí)與他密切合作，埃德蒙森指出，這些圓頂本質(zhì)上是把協(xié)同學(xué)應(yīng)用在了幾何學(xué)中，富勒試圖幫助我們更好地與事物的自然節(jié)奏保持一致。

“富勒認(rèn)為，協(xié)同幾何學(xué)的基本思想是去理解大自然的運(yùn)作機(jī)制?！卑５旅缮f，“他認(rèn)為，立方體的疊加或者立方體式的思維方式是人類創(chuàng)造的，大自然的建構(gòu)方式不一定是這樣的。大自然建造物體的方式，是利用最少的能量來達(dá)到效果?！?/p>

從這個意義上說，富勒的網(wǎng)格狀球頂達(dá)到了預(yù)期的目標(biāo)。從工程學(xué)角度來說，這些圓頂不需要多少建筑材料，這意味著，它們具有重量輕、成本效益高的優(yōu)點(diǎn)，而且強(qiáng)度也大得驚人。富勒曾設(shè)想把這種結(jié)構(gòu)作為人類住房危機(jī)的潛在解決方案，雖然這個想法從未得到廣泛接納，但這些圓頂?shù)拇_受到了一些人群的喜愛和追捧。

“生物圈二號”的生長室。

小盒子里的地球

直到上世紀(jì)60年代中期，協(xié)同學(xué)理論的廣泛影響才真正開始顯現(xiàn)，首批建造封閉維生系統(tǒng)的科研項(xiàng)目在那時(shí)啟動了。大多數(shù)情況下，科學(xué)家建造這些系統(tǒng)的目的，是用于長時(shí)間的載人太空任務(wù)。

蘇聯(lián)在1965年率先啟動了這類項(xiàng)目，代號BIOS-1。這個位于西伯利亞的小型地下結(jié)構(gòu)能夠循環(huán)制造滿足一個人生活所需的氧氣。在接下來的七年中，蘇聯(lián)科學(xué)家進(jìn)一步完善該系統(tǒng)，并在上世紀(jì)70年代初升級到BIOS-3，這是它最完善的一代。這套維生系統(tǒng)分為四個隔間：一個最多可容納三人的生活區(qū)；一個用于回收二氧化碳的藻類培養(yǎng)室；兩個用于種植蔬菜的生長室，這些蔬菜也為系統(tǒng)提供了維持生命所需的約四分之一的氧氣。

BIOS-3只進(jìn)行了三次載人實(shí)驗(yàn)，最長的一次只持續(xù)了六個月。盡管如此，蘇聯(lián)的這套系統(tǒng)頗具開創(chuàng)性，且非常高效，在很大程度上證明了設(shè)計(jì)一種封閉維生系統(tǒng)的可行性。與“生物圈二號”這些數(shù)十年后進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)類似，居住在BIOS-3中的人幾乎完全與世隔絕。

蘇聯(lián)的BIOS實(shí)驗(yàn)在上世紀(jì)80年代中期結(jié)束，此后不久，美國宇航局（NASA）開始進(jìn)行自己的有機(jī)維生實(shí)驗(yàn)。該實(shí)驗(yàn)名為“生態(tài)之家”（BioHome），這是一處長約14米的設(shè)施，看起來更像是移動房屋，而不是地堡?！吧鷳B(tài)之家”是美國宇航局“清潔空氣研究”項(xiàng)目的組成部分，該項(xiàng)目旨在收集可過濾空氣的植物，以抵消“病態(tài)建筑綜合癥”的影響，或是解決封閉空間容易積聚空氣污染物的問題。

“室內(nèi)空氣凈化系統(tǒng)用到了盆栽植物和活性炭?！薄吧鷳B(tài)之家”備忘錄

隨后，環(huán)境科學(xué)家比爾·沃爾弗頓（Bill Wolverton）1989年發(fā)表的一份報(bào)告，為“生態(tài)之家”項(xiàng)目畫上了句號。“人類在地球上的生存有賴于一種維生系統(tǒng)，在這套系統(tǒng)中，人類與植物以及微生物之間有著復(fù)雜的關(guān)系，因此很明顯，當(dāng)一個人試圖遠(yuǎn)離該系統(tǒng)，在封閉的建筑中自我隔絕時(shí)，問題就會出現(xiàn)。”沃爾弗頓在報(bào)告中寫道，“要解決這些問題，答案很明顯。如果一個人要進(jìn)入密閉環(huán)境，無論是在地球還是太空，他（或她）都必須帶上大自然式的維生系統(tǒng)。不過，這種方式并不容易實(shí)現(xiàn)?！?br>

正如沃爾弗頓在研究報(bào)告結(jié)尾處指出，“美國宇航局嘗試讓人類和大量植物共同生活在密閉的空間站或月球基地中，面對這種新情況，我們必須對這類封閉環(huán)境的生態(tài)學(xué)（人、植物、微生物、土壤等之間的相互作用）做進(jìn)一步的評估?！?/p>

在“生態(tài)之家”實(shí)驗(yàn)啟動后的30年間，對于研究受控生態(tài)維生系統(tǒng)（也就是如何“把地球裝進(jìn)小盒子”）這件事，美國宇航局的興趣并沒有減弱。如今，這項(xiàng)任務(wù)反倒比以往任何時(shí)候都更加緊迫，因?yàn)槊绹詈骄忠验_始籌劃飛往火星的長期太空任務(wù)，那可能需要把人類隔離在封閉環(huán)境中長達(dá)數(shù)年時(shí)間。

就在“清潔空氣研究”項(xiàng)目結(jié)束后不久，1989年，歐洲航天局（ESA）啟動了名為“微生態(tài)維生系統(tǒng)替代方案”（簡稱MELiSSA）的研究項(xiàng)目，旨在為長期載人太空任務(wù)開發(fā)一種再生式維生系統(tǒng)。受到陸源湖生態(tài)系統(tǒng)功能的啟發(fā)，MELiSSA可以為系統(tǒng)中的人類居民提供維持生存所需的水、食物和氧氣，同時(shí)只需向系統(tǒng)提供能量即可（而不是必須從系統(tǒng)外部引入食物或氧氣）。

從本質(zhì)上說，MELiSSA是由五個“隔間”組成的封閉回路，在這套人造生態(tài)系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)中，每個隔間都發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。其中一個是乘員艙，它要消耗水、食物和氧氣，然后根據(jù)消耗量產(chǎn)生垃圾。源自食物和水的有機(jī)廢物（即糞便和尿液）會被送入“1號隔間”，由那里的細(xì)菌進(jìn)行分解。乘員呼出的二氧化碳則輸送至“4號隔間”，被光合細(xì)菌和高等植物用作原料，為乘員產(chǎn)生更多的食物、水和氧氣。

在“1號隔間”的細(xì)菌完成了分解工作后，所得物料會進(jìn)入“2號隔間”，由不同類型的細(xì)菌去除“1號隔間”細(xì)菌產(chǎn)生的碳化合物。接著，這個過程的產(chǎn)物被送入“3號隔間”，供另一種類型的細(xì)菌制造富氮培養(yǎng)基，用于維持“4號隔間”中的高等植物。

最終，“有機(jī)廢物和二氧化碳幾乎全部被轉(zhuǎn)化為氧氣、水和食物?！?009年，歐洲航天局在巴塞羅那設(shè)立了一處MELiSSA試點(diǎn)項(xiàng)目。八年來，研究人員一直在努力提升該系統(tǒng)的效率，希望為人類未來定居月球或火星建立一種再生式維生系統(tǒng)。

生物圈二號

在歐洲航天局實(shí)施MELiSSA項(xiàng)目的同一時(shí)間，美國亞利桑那州的一位百萬富翁也在醞釀自己的計(jì)劃，他打算建造一處前所未有的再生式維生設(shè)施。此人名叫艾德·巴斯（Ed Bass），他同意投資3,000萬美元與約翰·艾倫（John Allen）合作，艾倫一直夢想著創(chuàng)建一個微型地球。就這樣，太空生物圈公司（Space Biosphere Ventures）誕生了。

此前，艾倫在美國新墨西哥州經(jīng)營著一家名為“協(xié)同牧場”（Synergia Ranch）的生態(tài)度假村，這是他上世紀(jì)60年代末創(chuàng)立的。正如牧場名稱所暗示的那樣，艾倫對富勒提出的理論頗為推崇，他曾在哈佛大學(xué)見過富勒本人。

上世紀(jì)70年代，巴斯參加了在協(xié)同牧場舉行的一場戲劇研討會，在那里，他頭一次見到了艾倫。巴斯對艾倫的生態(tài)哲學(xué)產(chǎn)生了濃厚的興趣，他開始更多地接觸協(xié)同牧場，并最終成為生態(tài)技術(shù)研究所（Institute for Ecotechnics）的所長——這是一家致力于推進(jìn)前沿生態(tài)項(xiàng)目的機(jī)構(gòu)，艾倫是創(chuàng)始人，巴斯負(fù)責(zé)提供資金支持。生態(tài)技術(shù)研究所為后來的“生物圈二號”打下了基礎(chǔ)，1984年時(shí)，這個創(chuàng)建再生式封閉生態(tài)系統(tǒng)的項(xiàng)目啟動了——用巴斯的話說，其目的是為了“理解地球生物圈的運(yùn)轉(zhuǎn)方式?！?/p>

起初，巴斯向“生物圈二號”投入了2,000萬美元，創(chuàng)建了一個占地一萬兩千多平米的生活空間，以幫助人類未來移居火星。然而，艾倫的想法略有不同，他構(gòu)想了一種名為“避難所”的生物圈“列島”，用以在核戰(zhàn)爭或大規(guī)模生態(tài)災(zāi)難爆發(fā)后，為精英人群提供庇護(hù)。

盡管存在這些分歧，但巴斯和艾倫都很認(rèn)同富勒的協(xié)同思想。他們一致認(rèn)為，“生物圈二號”將提供前所未有的洞見，揭示地球系統(tǒng)復(fù)雜的互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)。經(jīng)過七年的建設(shè)和嚴(yán)重的預(yù)算超支（巴斯最終投入了約1.5億美元），1991年，“生物圈二號”向首支研究團(tuán)隊(duì)打開了大門。

該團(tuán)隊(duì)由擁有不同學(xué)術(shù)背景的四男四女組成，他們同意在“生物圈二號”待上兩年，期間不與外界發(fā)生任何身體上的接觸。他們想證明，我們有可能創(chuàng)建一個完全封閉的自我維持生態(tài)系統(tǒng)——換句話說，就是要證明，我們有可能重建一種人工生物圈。他們要自己種植農(nóng)作物，并在設(shè)施內(nèi)的五個生物群落中開展實(shí)驗(yàn)，這些生物群落是為了模擬地球上的主要生物群落，即海洋、熱帶草原、濕地、熱帶雨林以及沙漠。

盡管這個項(xiàng)目雄心勃勃，但事情很快就出了岔子。就實(shí)驗(yàn)本身來說，海洋系統(tǒng)中有大量魚類死亡，導(dǎo)致過濾系統(tǒng)被堵塞；生物圈中的本地物種——蟑螂和螞蟻——則出現(xiàn)了數(shù)量暴增。此外，植物的呼吸速率超過了光合作用的速度，造成氧氣含量逐漸下降，造成生物圈里的居民一度嚴(yán)重缺氧，這迫使管理人員在實(shí)驗(yàn)期的最后一年，向“生物圈二號”注入了外部氧氣，從而違背了實(shí)驗(yàn)的初衷，即證明這個生物圈有能力維持一個封閉的生態(tài)系統(tǒng)。

此外，還有一位居民由于受傷暫時(shí)離開，后來又帶著新物資重新進(jìn)駐。盡管這位居民表示，帶回的物資僅限于塑料袋，但有數(shù)位記者聲稱，其中還包括食品?？紤]到生物圈居民的自給農(nóng)業(yè)并不算成功，他們只能執(zhí)行熱量嚴(yán)格受限的飲食方案，因此，記者的說法也有一定道理。在距離實(shí)驗(yàn)結(jié)束還剩十個月時(shí)，居民們不得不動用應(yīng)急食品儲備。

然而，即便實(shí)驗(yàn)中的科研部分全都按照計(jì)劃進(jìn)行，也仍然有人性因素需要應(yīng)對。執(zhí)行首次實(shí)驗(yàn)任務(wù)的八位居民之一簡·波因特（Jane Poynter）稱，任務(wù)開始前，八位成員已經(jīng)為長期與世隔絕的生活做了各種準(zhǔn)備。波因特說，雖然她感覺自己準(zhǔn)備好了，但只過了幾個月時(shí)間，實(shí)驗(yàn)成員之間就開始出現(xiàn)矛盾。緊張關(guān)系愈演愈烈，最終他們分裂成兩派，彼此之間不再說話。

“生物圈二號”第二次、也是最后一次有人類參與的實(shí)驗(yàn)開始于1994年。實(shí)驗(yàn)原本計(jì)劃持續(xù)十個月，但第二次實(shí)驗(yàn)的結(jié)果比第一次更糟糕，最后受到各種外部因素影響，提前四個月就草草結(jié)束。

“到最后，與科研部分相比，生物圈實(shí)驗(yàn)更多地被人類因素主宰了。”“生物圈二號”副主任約翰·亞當(dāng)斯（John Adams）說，“他們從未在這個規(guī)模上取得過成功。如果我們必須指出哪些地方出了錯，大概是在溝通方面。不過，這些實(shí)驗(yàn)得出的研究成果在更大范圍的科學(xué)界激起了濃厚的興趣?！?/p>

經(jīng)歷了兩次被媒體頻繁曝光、但卻頗為尷尬的失敗后，太空生物圈公司解散了，建筑設(shè)施將何去何從也處于不確定狀態(tài)。1995年時(shí)，哥倫比亞大學(xué)買下了“生物圈二號”，并將其用于地球系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)，一直持續(xù)到2005年。此時(shí)，“生物圈二號”再一次前途未卜，這一次，它面臨著被拆除和改建成購物中心的危險(xiǎn)。所幸，亞利桑那大學(xué)在2007年接手，繼續(xù)將其用于科學(xué)研究，直至今日。

生物圈二號2.0

過去十年間，“生物圈二號”發(fā)生了很大變化，在地球及其居住者的未來比以往任何時(shí)候都更加不確定的時(shí)候，它已經(jīng)在生態(tài)科學(xué)研究領(lǐng)域建立起了領(lǐng)導(dǎo)者的地位。亞當(dāng)斯表示，“生物圈二號”最引以為傲的地方之一是“景觀演化觀測站”（簡稱LEO），這是世界上規(guī)模最大的地球科學(xué)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。

LEO在“生物圈二號”內(nèi)占據(jù)著三個廳的空間，它們原本是實(shí)驗(yàn)居民收獲糧食的地方。觀測站由三個盛放火山玄武巖的巨大托盤組成，它們以稍稍傾斜的角度懸掛在空中。每一個托盤都配備了2,000個傳感器，用于收集水循環(huán)數(shù)據(jù)。安裝在托盤上方的噴灑器會定期開啟，模擬小雨、暴雨等各種強(qiáng)度的降雨，從而幫助科學(xué)家了解雨水在十年時(shí)間內(nèi)是如何改變景觀面貌的。

除了LEO之外，“生物圈二號”的其他生物群落幾乎還是原來的樣子。樹木長得更高了，很多灌木叢已經(jīng)消失，但這些生物群落仍然為使用該設(shè)施的國際科學(xué)家團(tuán)隊(duì)提供了非常有用的數(shù)據(jù)。例如，海洋生物群落很好地展示了，海洋酸度上升——由大氣中二氧化碳含量增加所導(dǎo)致——會對珊瑚礁和其他易于鈣化的生物（如牡蠣或蛤蜊）造成怎樣的破壞。

亞當(dāng)斯及其同事正在利用“生物圈二號”內(nèi)的其他設(shè)施，來探索未來的可持續(xù)性發(fā)展方向。例如，“生物圈二號”的一個“肺”——這是一個能夠在人類居民入住時(shí)，自動調(diào)節(jié)內(nèi)部氣壓的巨大網(wǎng)格狀圓頂——正被改造成一處垂直農(nóng)場，這里種植的農(nóng)產(chǎn)品將用于出售、研究、公共宣傳和教育。

亞當(dāng)斯已經(jīng)在“生物圈二號”工作了20年，他一開始只是這里的實(shí)習(xí)生，慢慢晉升到了如今管理者的位置。據(jù)亞當(dāng)斯稱，他對“生物圈二號”及其意圖模擬的環(huán)境進(jìn)行了獨(dú)特的長期觀察，這對他思考“地球號”太空飛船產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響。

“當(dāng)你開始看到地球系統(tǒng)的敏感性，當(dāng)你意識到我們對這些系統(tǒng)的了解是何等微不足道，那真的會讓人心生謙卑。”亞當(dāng)斯說，“這里面有太多太多的變量，你開始意識到，任何一個變量的微妙變化都可能對整個系統(tǒng)造成巨大影響。從某種意義上說，在這里發(fā)生的事情，也會發(fā)生在外面。你會明白，我們對自己賴以生存的系統(tǒng)有著如此重要的影響。”

正如亞當(dāng)斯指出的，除了各種有價(jià)值的研究之外，“生物圈二號”最重要的特點(diǎn)之一就是，它以一種非常直觀的方式展示了自然世界的復(fù)雜性。鑒于人類實(shí)驗(yàn)的失敗，我們很容易認(rèn)為，對“地球號”太空飛船的整體、協(xié)同性理解也許是一個不可能實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)，或許事實(shí)就是如此。但不管怎樣，我們不應(yīng)該因此感到絕望。

相反，承認(rèn)這艘“星球飛船”高深莫測的復(fù)雜性，會迫使我們思考自己的生存方式，以及我們應(yīng)如何探索太空。這抑制了人類的自負(fù)——我們曾認(rèn)為，有了足夠的研究經(jīng)費(fèi)和工程技術(shù)知識，我們就能完美復(fù)刻早于人類億萬年的“地球號”太空飛船。

情況很有可能是，由于氣候變化的驚人力量，我們最終將遭遇類似“忒修斯之船”的情境（譯注：也稱忒修斯悖論，假定物體的構(gòu)成要素被置換后，它依舊是原來的物體嗎？），我們對“地球號”太空飛船進(jìn)行拆卸和重建，它最終將變成一艘兼具自然和人工屬性的飛船——與其說是有意為之，不如說是不得已為之。

不管怎樣，從BIOS-3到MELiSSA，再到“生物圈二號”，我們學(xué)到的最重要一課是，人類與生態(tài)系統(tǒng)之間有著不可分割的聯(lián)系，我們不能脫離系統(tǒng)本身來思考人類與系統(tǒng)的互動方式。無論是好是壞，我們注定既是地球這艘太空飛船的機(jī)械師，也是它的飛行員和乘客。現(xiàn)在，是時(shí)候開始操控好這艘飛船了。

翻譯：何無魚

來源：Motherboard

造就：劇院式的線下演講平臺，發(fā)現(xiàn)最有創(chuàng)造力的思想