春節(jié)期間上映的電影《流浪地球》以“硬科幻”的特點收獲大量好評。

“硬科幻”，即具有嚴謹科學底蘊、基于科學原理的科幻作品。那么，這部電影中哪些說法具有較強的科學基礎，哪些說法現(xiàn)在還只是幻想？

大年初一，中國科幻電影《流浪地球》登陸各大影院，在競爭激烈的春節(jié)檔期收獲票房冠軍。電影根據(jù)劉慈欣同名科幻小說改編而來，講述了一個發(fā)生在不遠未來的故事：太陽急劇老化，隨時都有可能進入到紅巨星的膨脹階段，地球也將因此被吞噬。在此危急關頭，為了地球人的存亡，地球上的聯(lián)合政府作出了一項緊急決定，在地球上建造萬座重核聚變行星發(fā)動機，每個產(chǎn)生上百萬億噸的推力，把地球當成一個龐大的宇宙飛船，駛離現(xiàn)有軌道，駛向距離太陽系最近的一顆恒星——比鄰星，從而開啟了一段長達2500年的星際旅行。

電影中的科與幻

依照影片中描述的“流浪地球”計劃，人類給地球安裝萬座巨大的重元素聚變發(fā)動機，它們被稱作行星發(fā)動機，推動地球逃離年邁的太陽，飛往最近的恒星——比鄰星。但地球是個龐然大物，平均半徑6371公里，質量超過59萬億億噸。要讓它飛往比鄰星，需要脫離太陽引力，只靠人造的發(fā)動機還不夠，于是電影里讓它借助木星的“引力彈弓”。

木星體積大約是地球的1300倍，當?shù)厍蚩拷拘菚r，會被其強大的引力吸引，從而加快行進速度。由于木星也在繞太陽公轉，在天體的互相影響中，最后地球會被木星像拋球一般拋出去，從而達到脫離太陽系所需速度。這就是引力彈弓效應。

引力彈弓效應不是新發(fā)現(xiàn)，蘇聯(lián)在1959年發(fā)射的“月球3號”探測器就利用了引力彈弓效應。在精確計算后利用天體的引力彈弓效應，可以在不消耗航天器本身能量的情況下，改變航天器的速度和前進方向，幫助航天器抵達目標。

在人類的航天征程中，引力彈弓效應的應用已十分廣泛。首個進入星際空間的人類探測器“旅行者1號”在飛離太陽系前，就曾多次借助引力彈弓效應;“帕克”太陽探測器也曾7次借助金星的“引力彈弓”而逐漸逼近太陽，最終成為史上最靠近太陽的航天器。

影片中，地球由于接近洛希極限，導致行星發(fā)動機發(fā)生故障，地球即將解體墜入木星，人類面臨滅頂之災。

這里提到的洛希極限是指天文學中一個特殊的距離，如果一個天體與另一個天體離得太近，以至于后者的潮汐力可以將前者撕碎，這個距離就被稱作洛希極限。這個距離極限值是由法國天文學家洛希首先計算出的，因此稱為洛希極限。

地球與木星之間的洛希極限是科學上可計算的，但讓地球靠近木星到如此近的程度，還只能算是幻想。那電影中為什么要靠這么近呢？

依照電影中的計劃，人類原本想要利用木星的引力彈弓效應，如果離得太遠的話，就不能“借”到足夠的力，達不到?jīng)_出太陽系的速度。太近不行，太遠也不行，這個問題需要科學家精確地計算，也給了影視作品發(fā)揮的空間。

科幻小說中，經(jīng)常會提到解決能源問題的終極手段——聚變。在電影《流浪地球》中，為了推動地球離開太陽系，人類在地球上建造了萬座高聳入云的重元素聚變發(fā)動機，單個發(fā)動機通過重元素聚變能夠產(chǎn)生150萬億噸的推力。

目前人類已經(jīng)實現(xiàn)的聚變是氫彈，它利用氫同位素聚變釋放出能量，有巨大的威力。但氫彈的能量是爆炸式釋放，目前人類還不能實現(xiàn)可控核聚變，即讓聚變產(chǎn)生的能量平穩(wěn)輸出，一些相關裝置還處于實驗階段。

電影中，行星發(fā)動機的燃料不是氫，而是石頭。這不是說把石頭燒成石灰，而是石頭中的重元素發(fā)生聚變，從而釋放出巨大的能量，推動地球飛出太陽系。

這當然只是電影的想象。不過，所謂重元素聚變并不是空想。在宇宙深處有不少恒星“巨無霸”，內部就在進行著重元素聚變。

在未來，人類如果能夠掌握從重元素聚變中穩(wěn)定獲取能量的技術，或許真能夠徹底解決能源問題。

比鄰星是可能的歸宿嗎

在小說《流浪地球》中，科學家發(fā)現(xiàn)太陽異常，并預測太陽將進入紅巨星膨脹階段，在接下來的數(shù)百年時間里淹沒地球軌道。紅巨星是恒星燃燒到后期所經(jīng)歷的一個較短的不穩(wěn)定階段。不過人類學家曾經(jīng)估算過，因為周圍環(huán)境的各種變化，人類在地球上還可以存在的時間大約是200萬年。而物理學家霍金曾經(jīng)更為悲觀，因為人類使用能源的沒有效率，預言幾百年后就需要考慮離開地球。

在某個時間，地球在被淹沒之前就已經(jīng)移到太陽系的宜居區(qū)之外，不再適合生命存在，反而在那個時候，火星將完全進入宜居區(qū)。

半人馬座比鄰星是除太陽之外距離地球最近的一顆恒星，距離我們4.2光年。如果真的有“流浪地球”計劃，地球真的流浪到半人馬座比鄰星周圍，那里的環(huán)境適合人類生存嗎？

根據(jù)哈勃等強大望遠鏡對于半人馬座比鄰星的多項觀測，我們還是可以了解到有關這個恒星的不少信息。半人馬座比鄰星質量只有太陽質量的七分之一，屬于紅矮星，它的亮度比太陽低。

在劉慈欣寫《流浪地球》這篇小說的1999年，人們并不知道半人馬座比鄰星周圍是否有行星存在。而在2016年年底，歐洲南方天文臺一個名為“黯淡紅點”的發(fā)現(xiàn)讓天文學家和大眾都非常興奮——科學家們在半人馬座比鄰星周圍發(fā)現(xiàn)了一個和地球非常類似的行星，它的質量大約是地球質量的1.3倍，公轉周期為11.2天，位于半人馬座比鄰星的宜居區(qū)當中。天文學家使用了一個名為“地球相似指數(shù)”的參數(shù)，來描述這一行星和地球的相似度，“黯淡紅點”的相似指數(shù)高達86%。

即便如此，這顆行星的某些性質與地球仍相差甚遠。因為半人馬座比鄰星質量遠低于太陽，所以圍繞半人馬座比鄰星的宜居區(qū)也相應地更加靠近中心恒星。又因二者非?？拷煳膶W中非常常見的一種現(xiàn)象便會出現(xiàn)——潮汐鎖定。潮汐鎖定使得行星只有一面朝向中心恒星。在某種程度上，這類似于我們熟悉的月亮，我們只能看到月球的一面。所以，行星永遠朝向中心恒星的一面溫度會很高，而另外一面溫度很低。

在潮汐鎖定之外，還有一個更為重要的問題，那就是中心恒星頻繁的爆發(fā)現(xiàn)象。盡管半人馬座比鄰星質量比太陽質量小，但它的爆發(fā)頻率和釋放出來的能量要比太陽大得多。

半人馬座比鄰星的行星上所接收到的紫外輻射，比地球上用來殺死病菌的紫外線強度還要高出100倍以上，這對于行星上的生命來說無異于一場災難。更糟糕的是，一旦潮汐鎖定，根據(jù)現(xiàn)有的理論，行星產(chǎn)生磁場的可能性就會非常小，如果劇烈的恒星風持續(xù)吹來，即便行星上有大氣，在恒星風的作用下也會逐漸逃逸直至消失殆盡。

基于對半人馬座比鄰星環(huán)境的以上推測，半人馬座比鄰星可能并不是一個非常適合地球流浪的目的地。也許，隨著科技的高速發(fā)展，人類還可以找到除太陽之外距離地球較近、周圍有“地球相似指數(shù)”較高的宜居區(qū)的另一顆恒星。

很多黑科技都是靠譜的

這部電影展現(xiàn)出來的黑科技哪些靠譜呢？

一是AI變臉。影片里劉啟偷了姥爺?shù)墓ぷ髯C，并找辦假證的給妹妹也搞了個假證件，還有兩套防護服。通常在核驗證件的時候都是要核對本人照片的，電影中鍵盤敲幾下的工夫就完成了“換臉”。

這種換臉技術其實現(xiàn)在已經(jīng)有了。

類似的面部替換技術，早就被廣泛運用在大片里了。例如半獸人、阿凡達等，也都用了動作捕捉技術。如果再扯遠一點，現(xiàn)在不僅照片不能相信，就連視頻都信不得了。例如商湯科技去年就曾發(fā)布了一項SenseAR美體塑形黑科技，能在實時拍攝的視頻中把一個一米五的“矮冬瓜”，變成一個一米六五的窈窕“大長腿”。

去年年底發(fā)布的某品牌手機，配合其后置TOF立體深感鏡頭就支持這類3D美型瘦身功能，錄制視頻的時候即可開啟美體模式。

此外，現(xiàn)在科技這么發(fā)達，換張臉也已經(jīng)不是問題。22年前，吳宇森的代表作《變臉》就已經(jīng)展現(xiàn)了這種技術。

二是超腦服務生活。影片中的領航者號空間站的人工智能Moss讓人印象深刻：想聯(lián)系誰，直接說，分分鐘辦到。Moss的大腦是一臺超級計算機，最后被吳京用一瓶伏特加給滅了。

根據(jù)資料，目前中、美、日、俄等國對高性能超級計算機研究都進行了大力投入。衡量超級計算機的標準就是運算能力要足夠夠快。在這個領域，有一份每隔半年更新一次的世界500強榜單。根據(jù)最新的排名，如果一臺機器的運算能力達不到500萬億次每秒，就將被“除名”。

人工智能向深度運用，正在把人們從一些繁重的工作中解放出來。事實上，當前人工智能正處于由感知智能向認知智能逐步發(fā)展的過程中，針對解決各類專門任務的單項智能逐步成熟并進入產(chǎn)業(yè)化應用，大量簡單重復性任務將越來越多地由人工智能完成。

在京東集團，具備一定情感智能的人工智能客服每天服務大量的用戶，它們不僅能回答人機交互過程中的問題，包括售前導購、售中物流、售后服務等，還能理解消費者的情緒反應，更好地滿足他們的需求。

三是人人都是鋼鐵俠。從影片開頭，觀眾就能看到，套在人體上的智能強化外骨骼頻繁出鏡。之后電影中的救援隊也都裝有這類強化外骨骼，正是靠著它隊員們才能手動推動“撞針”，激發(fā)了行星發(fā)動機內的核聚變反應。

其實在科幻作品中也有眾多作品將動力服拿來發(fā)揮，例如《星艦戰(zhàn)將》中機動步兵的動力服;《鋼鐵俠》中的動力服;《浩劫殺陣》系列、《輻射》系列等都已經(jīng)描述得很清楚。

現(xiàn)實里，從2000年開始，美軍開始從事“增強人體機能的外骨骼”（EHPA）項目研究，計劃研制一種機器骨骼，提高人的軍事作戰(zhàn)方面的能力，計劃在2005年開始進行樣品試驗。未來士兵佩戴外骨骼機器人后，將成為一名超級士兵，擁有無窮的力量，可攜載更多的武器裝備，火力威力增強，防護水平提高，同時可克服任何障礙，高速前進，不會產(chǎn)生疲勞感。