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更好的看懂《流浪地球》,你应该具备这些基本科学知识

 高天明月图书馆 2019-02-21

更好的看懂《流浪地球》,你应该具备这些基本科学知识

刘慈欣

作为资深磁铁,十几年前就拜读了刘慈欣先生《流浪地球》的原著,今天我抱着忐忑的心情去影院观感了《流浪地球》。为什么会心情忐忑呢?说出来你恐怕不信,我是怕电影拍的太“好”了,万一满足了我这种老科幻迷的胃口,那就糟了。事实证明我的担忧是多余的,电影和原著差距还是蛮大的,尤其在思想深度方面。中国科幻电影还在起步阶段,浅显一点,热闹一点,套路一点,媚俗一点,未必是坏事。只有这样,才能保证票房,才会刺激更多的制片人去投资科幻电影。只有科幻电影市场繁荣了,我们的观众有了足够的欣赏能力,到时自然而然就会诞生更有深度的作品,我们想一次将中国科幻打入世界先进水平,这是不现实的,现在中国科幻电影的首要目的,是培养观众,可以慢慢来。这也是我不希望《三体》被过早搬上屏幕的原因,因为它即使拍出来,也一定会非常拧巴,很难叫好又卖座。在目前的中国,类似于《2001太空漫游》这样的神作只能让观众在电影院里打瞌睡。所以我们在《流浪地球》里看到有些情节是在向《2001太空漫游》致敬,但也仅此而已,这证明《流浪地球》的制作团队是清醒的,也是现实的,他们懂得什么是好的,却不能那样做。作为为广大的非科幻迷拍摄的科幻电影,《流浪地球》还算是相当成功的。另外劝一下和我一样的科幻迷们,我们应该对中国科幻电影事业抱有一定的宽容,她还没有长大,不要骂的太凶。

好了,写一篇正式的影评要等时间沉淀下来,今天没有这个打算。那么就利用一点有限的时间随便聊聊,给平时不怎么看科幻也不怎么关注科技的朋友简单解释一些知识点,供那些看了之后一头雾水,或注定会一头雾水去看的朋友们参考。

1.太阳为什么会熄灭?

太阳当然会熄灭,任何燃烧的东西如果没有外部燃料的持续注入,就必然会熄灭,这只是时间问题。太阳的燃烧和我们平时见到的燃烧不太一样,我们平时烧火做饭使用的是化学能,但太阳内部发生的是核聚变反应,这个能量要比化学能猛烈的多。氢弹知道吧,一颗氢弹就可以摧毁一座城市,但类似于氢弹爆炸的聚变反应在太阳上无时无刻不在发生。据计算,地球每天从太阳接收到的能量相当于三十多万颗千万吨TNT当量的氢弹同时爆炸,但这个能量只占太阳每天产生能量的几十亿分之一,而这样剧烈的热核反应,在太阳上已经进行了四十多亿年了,就算家大业大,也经不起这样折腾,太阳的燃料总有一天会耗光。我们的太阳现在相当于一个中年人,它的核燃料还能支撑它再燃烧五十亿年,所以我们现在不用担心太阳会熄灭的问题,至于五十亿年之后的事情,如果人类还存在,让他们自己想法子解决吧。《流量地球》这个故事的前提,就是假设太阳会在近期熄灭,让我们人类提前面对五十亿年之后的死局,这虽然在现实中不可能,但确实是一个有趣的想象,由此引出一个人类自我拯救的故事。

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太阳

2.太阳死了,地球会怎样?

如果太阳熄灭了,地球会怎样?地球上的生命会不会因为寒冷而统统冻死啊?不不,我们不用担心这个,因为我们提前就被烧死了。太阳临死前会发生膨胀,变成一颗红巨星,会将近日行星如水星,金星和地球完全吞噬、蒸发掉。既然人类全体都被火葬了,当然就无需忍受饥饿,寒冷和黑暗的折磨了。

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3.地球到哪里去?

既然太阳系混不下去了,那么人类只好选择搬家,这个家搬得很彻底,连整个地球都带走了,真是既不舍命还不舍财。估计也只有中国人能想出这个点子,这种固守旧土的思想,还不是一般的深。我们一般人家搬家,肯定会提前找到一个新的住所,那整个地球搬家,要搬到哪里去呢?答案是比邻星(Proxima Centauri),也即半人马座α星C,为什么去那里?废话,当然是离得近啊,比邻星是除了太阳以外,离我们最近的恒星,有多近呢?答案是4.22光年,4.22光年的意思就是以光速前行,需要4年多时间才能到达,光速是多少呢?约等于每秒30万公里,这是宇宙中一个重要的物理常量,任何东西都不可超过光速。看到这里你是不是蒙了,这最近的恒星,似乎也不近啊,是啊,这个近是相对来说的,放在宇宙尺度中算是很近了,我们都说牛郎织女鹊桥相会,其实牛郎星和织女星相距16光年,别说每年相会了,就算打个电话彼此问个好都要30多年。它们之间隔着的银河,你知道有多宽吗?10万光年,这要多少喜鹊才能给他们搭得起这座桥啊?但就算这样,仍然是很近的了。我们仰望星空,可能随便一颗星星都距离我们几百万光年,几千万光年,上百亿光年,宇宙之浩瀚,是远超我们想象的。

好吧,就说比邻星,为了便于直观理解它和我们的距离,假设我们乘坐目前最快的客机,速度大约每小时1000公里,到达比邻星,需要多久呢?答案是四百五十多万年。看到这里,你是不是想说,我哩个去!这个家,还是不搬算了,烧死就烧死吧,这么远,折腾啥?

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比邻星星图

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牛郎织女星图

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银河系

4.啥是逃逸速度?

如果你在电影中看到“逃逸速度”这个名词,可不要以为是警察抓小偷,跑的快就抓不到了。这指的是一件物体为了摆脱引力的束缚,所必须达到的速度。我们简单解释一下,比如你站在地上扔石子,无论扔多远,它最终还是要掉到地面上来,这是因为石子的速度远远达不到逃逸速度的缘故。那么假设你力气无限大,将一块石头以极快的速度扔出去,达到逃逸速度了(忽略空气阻力影响),那么这块石头就会飞出地球,进入茫茫太空,再也不会回来。那么地球要脱离太阳系,它也必须摆脱太阳引力的束缚,方法就是围着太阳绕圈子,一点一点增加速度,圈子越绕越大,到达一定的临界点,就能够摆脱太阳引力,飞向外太空。这里我们要纠正一个常识性的误解,很多人在电视上看发射飞船,发射卫星,以为是直上直下的,直接用火箭打到天上就可以,其实不是这样,火箭同样要绕地球兜圈子,才能到达各种预期轨道。我们不能用开汽车开飞机的思维来理解太空中的事情。

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八大行星的逃逸速度

5.潮汐力和洛希极限是啥意思?

啥是潮汐力呢?首先我们要明白天体之间是有引力相互牵扯的,引力的特点是近大远小,那么因为天体有直径,这意味着一个天体的不同部分受到的引力作用是不同的。我们地球海洋中的涨潮落潮实际上就是受月亮引力所引起的潮汐作用的影响。而月球永远只有一面对着地球,背面是看不到的,这也是受潮汐作用的影响,这叫做“潮汐锁定”。洛希极限就是当两个天体靠的足够近时,潮汐作用大于天体的结构强度,那么就会把天体撕碎,这个距离就是洛希极限。我们可能知道很多大质量行星是有环的,比较典型的就是土星,土星虽然姓“土”,但它的环一点都不土,还很洋气。这个环很大一部分其实就是在潮汐作用下撕碎的卫星残余。在《流浪地球》中,和潮汐力的抗衡是一场重头戏,在地球经过木星时,因为接近洛希极限,引发了地震,火山爆发等灾害,地球还差点被木星的引力撕碎,这里就不详细剧透了。

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潮汐锁定

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土星

6.引力弹弓是什么弹弓?能打鸟吗?

不要看到弹弓就想打鸟,引力弹弓虽然也叫弹弓,但这个弹弓一般人玩不了。能玩的了的,都是航天工程师。前面说了,地球经过木星时差点被撕碎,那既然木星那么厉害,咱们绕道走不行吗,干嘛离这么近?事情当然不是这么简单,拜访木星是有目的的,木星是太阳系诸行星的老大哥,不仅身材庞大,力气也是惊人。咱们地球小弟,其实是想借大哥一臂之力,获取更快的速度,以节省宝贵的资源,完成这趟艰难的旅行。

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太阳系诸行星体积对比

其实用一个简单的例子可以解释引力弹弓,那就是在双人滑冰表演中,常常有男选手将女选手远远甩出去的动作,这使女选手在瞬间获得很快的速度。这和引力弹弓是一样的,其实就是一种动能传递。

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引力弹弓效应,常被用来利用天体的引力和质量对飞行器进行增速或减速,这在当今已经是一种十分成熟的航天技术,得到广泛的应用。那么在《流浪地球》中,我们聪明的科学家们当然不会放过木星这个庞然大物,利用它来获得一次宝贵的加速,只不过差点把事情搞砸。

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引力弹弓

好了,今天就谈到这里,有了这些知识,你大概就能理解《流浪地球》中的科学背景,观影的时候就不会一头雾水了。总的来说,《流浪地球》是一部值得安利的好电影,作为中国第一部真正意义上的科幻大片,是对得起票价的。当然,更值得推荐的是刘慈欣的原著小说,看完电影感觉意犹未尽的,更应该去读一读。

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