趙靜 張文娟 許利軍

【摘要】2019年春節(jié)檔，一部《流浪地球》橫空出世，收獲46.96億票房，賺下無(wú)數(shù)口碑，為我國(guó)科幻電影走向世界莫定了基礎(chǔ)，是我國(guó)科幻電影的里程碑。無(wú)論是歐洲出品，還是好萊塢巨制，只要是科幻電影必然包含著很多的科技知識(shí)，硬核科幻更不例外。文章以《流浪地球》為例，探討了電影中包含的一系列物理知識(shí)。

【關(guān)鍵詞】科幻電影; 《流浪地球》;物理知識(shí)

1、引言

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，信息技術(shù)已經(jīng)深入到各行各業(yè)。傳統(tǒng)的傳播媒體也已經(jīng)進(jìn)行了視覺(jué)革命，從以前的黑白電視、藍(lán)屏手機(jī)，變成了現(xiàn)在的彩色數(shù)字化產(chǎn)品。隨著視覺(jué)時(shí)代的到來(lái)，科幻電影應(yīng)運(yùn)而生?？苹秒娪?，顧名思義，即以科幻元素為內(nèi)容的類型片?？苹秒娪氨尘翱梢詾槿魏文甏?，任何時(shí)間，任何地點(diǎn)，看起來(lái)天馬行空但是卻邏輯嚴(yán)謹(jǐn)?，F(xiàn)在市面上存在的科幻電影可以分為兩個(gè)類型，硬科幻和軟科幻。硬科幻以自然科學(xué)為基礎(chǔ)，核心是尊重和推崇科學(xué)精神，兼具關(guān)注科技的發(fā)展對(duì)人類活動(dòng)的影響。代表作品：《黑客帝國(guó)》、《銀翼殺手》、《攻殼機(jī)動(dòng)隊(duì)》。軟科幻是以暢想的中可能的科技為背景，更傾向于關(guān)注入文、生活。而它反映的更多為哲學(xué)、社會(huì)學(xué)、心理學(xué)、政治學(xué)因素。代表作品：《人工智能》。一直以來(lái)，科幻電影以歐美電影居多，尤其好萊塢電影。提起科幻電影，人們?nèi)鐢?shù)家珍的基本都被好萊塢電影所壟斷。國(guó)內(nèi)之前也打著科幻電影的旗號(hào)上映了幾部影片，但不出意外全都撲街了。直到2019年春節(jié)檔電影《流浪地球》出現(xiàn)。

2、《流浪地球》物理知識(shí)探討

《流浪地球》改編自作家劉慈欣的同名小說(shuō)，它橫空出世，最終以46.86億票房收官，被人們稱為中國(guó)科幻電影的里程碑。作為一部硬科幻作品，影片講述的是為了避免地球被太陽(yáng)吞噬，人類帶著地球?qū)ふ倚录覉@的故事，這個(gè)“搬家”過(guò)程就是流浪地球。

下面我們從物理學(xué)的角度探討一下電影中的物理知識(shí)：

2.1 太陽(yáng)的紅巨星眨介段

影片發(fā)生的背景是由于太陽(yáng)進(jìn)入紅巨星階段，以防地球被淹沒(méi)，人類開(kāi)始帶著地球搬家。那么，紅巨星階段是哪個(gè)階段，有什么特征呢？眾所周知，太陽(yáng)會(huì)由于核聚變而產(chǎn)生巨大的能量，所謂核聚變是指質(zhì)量較輕的原子核結(jié)合成質(zhì)量較大的原子核從而釋放能量的過(guò)程。經(jīng)科學(xué)測(cè)算，太陽(yáng)的壽命約為100億年，現(xiàn)在處于46億年，相當(dāng)于壯年期，而目前太陽(yáng)所處的階段為氫核聚變?yōu)楹ず穗A段。此時(shí)太陽(yáng)較穩(wěn)定，但是再過(guò)30到50億年，絕大部分的氫核已經(jīng)聚變?yōu)楹ず?，剩下的氫核聚變過(guò)程中產(chǎn)生的能量已經(jīng)不足以抵抗萬(wàn)有引力，到時(shí)候太陽(yáng)將向內(nèi)坍塌，導(dǎo)致壓力劇增，此時(shí)氦核進(jìn)一步發(fā)生聚變，聚變過(guò)程非常迅速，在短時(shí)間內(nèi)將產(chǎn)生巨大能量，這個(gè)現(xiàn)象稱為氦閃，之后太陽(yáng)將膨脹進(jìn)入紅巨星寫(xiě)）段，由于太陽(yáng)的體積大幅增加，所以將會(huì)把水星、金星等星座包圍進(jìn)去，而地球也將不能幸免于難。

2.2 地球能否人為停止自轉(zhuǎn)

地球自轉(zhuǎn)時(shí)，產(chǎn)生的轉(zhuǎn)動(dòng)能量為：2.57*10²⁹焦耳。1945年，美國(guó)投于日本長(zhǎng)崎的“胖子”原子彈，能量約為20000噸TNT當(dāng)量，也就是約為8*10¹⁰焦耳，可見(jiàn)能毀掉一個(gè)城市的原子彈能量在地球的自轉(zhuǎn)能量面前是微乎其微的。根據(jù)影片中行星發(fā)動(dòng)機(jī)的推力，根據(jù)牛頓第二定律可以得到地球獲得的加速度約為2.5*10^-7m/s²，在赤道附近的轉(zhuǎn)動(dòng)速度約為460m/s加果行星發(fā)動(dòng)機(jī)能源源不斷地產(chǎn)生推力，經(jīng)計(jì)算，讓地球停止的時(shí)間約為60年。

2.3 地球停止自轉(zhuǎn)的后果

首先，人類生活的陸地之所以會(huì)存在，是因?yàn)橛捎诘厍蜃赞D(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力作用使得海洋向赤道附近聚集，而一旦地球停止轉(zhuǎn)動(dòng)，離心力消失，海洋將向兩極流動(dòng)，人類賴以生存的陸地將會(huì)被淹沒(méi)。

其次，由于地球自轉(zhuǎn)，我們每天有白天和黑夜。如果地球停止轉(zhuǎn)動(dòng)，朝向太陽(yáng)的一面永遠(yuǎn)是白天，而背對(duì)太陽(yáng)的一面永遠(yuǎn)是黑夜，黑夜這一面由于長(zhǎng)期得不到太陽(yáng)光的照射，溫度持續(xù)降低，不適宜人類生存。

最后，地球自轉(zhuǎn)會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)，磁場(chǎng)保護(hù)地球上的人類免受太陽(yáng)風(fēng)的沖擊，一旦地球停止轉(zhuǎn)動(dòng)，磁場(chǎng)消失，太陽(yáng)風(fēng)沒(méi)有任何阻礙，人類將隨時(shí)隨地會(huì)受到太陽(yáng)風(fēng)的沖擊。

2.4 脫離木星引力方法的合理性

電影中為了使用木星對(duì)地球加速，聯(lián)合政府提出了引力彈弓效應(yīng)。引力彈弓效應(yīng)實(shí)際上廣泛應(yīng)用于探測(cè)器飛行中，這種加速方式比較節(jié)省能源。它的原理是當(dāng)行星吸引探測(cè)器或者其他天體時(shí)，由于其自身也在繞太陽(yáng)轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)探測(cè)器或其他天體逃離時(shí)，相當(dāng)于增加了一部分行星的轉(zhuǎn)動(dòng)速度。地球由于受到木星的吸引，即將進(jìn)入剛體洛希極限。這個(gè)極限指的是地球被木星的潮汐力撕碎的最小距離。只有大于這個(gè)距離地球才是安全的。影片中在地球即將進(jìn)入木星的洛希極限之前，吳京所飾演的宇航員劉培強(qiáng)駕駛著空間站在粒子流中爆炸，爆炸所產(chǎn)生的巨大能量將木星的大紅斑點(diǎn)燃，從而產(chǎn)生巨大沖擊波將地球推走，避免了被撕碎的危險(xiǎn)。那么木星大紅斑真的能被點(diǎn)燃嗎？產(chǎn)生的沖擊波真的能將地球推走嗎？

據(jù)科學(xué)觀測(cè)，木星是一顆密度低，體積大的大行星，自轉(zhuǎn)的速度為48280km/h，在木星的表面有一團(tuán)深褐色的下沉氣流，稱為大紅斑。木星的氣流運(yùn)動(dòng)變化很大，大紅斑長(zhǎng)度在20000-30000千米不等。而地球的平均直徑為12742km，還沒(méi)有大紅斑大。點(diǎn)燃大紅斑就是點(diǎn)燃大紅斑中的氫，若要將氫嫩燒，需要地球提供充分的氧氣混合。而空間站爆炸后產(chǎn)生的能量與大紅斑接觸時(shí)間很短，氧氣和氫氣達(dá)不到均勻混合，產(chǎn)生不了大規(guī)模的燃燒。沒(méi)有大規(guī)模的燃燒，產(chǎn)生出的沖擊波對(duì)地球本身也產(chǎn)生不了特別大的影響。

3、結(jié)論

電影是一門(mén)藝術(shù)，存在許多大膽且富有想象力的內(nèi)容，盡管從物理學(xué)的角度來(lái)看，有一些內(nèi)容可能脫離實(shí)際，但是，我們不能以真實(shí)的物理知識(shí)去挑毛病，要不然任何科幻電影包括美國(guó)大片都站不住腳。觀眾不僅可以通過(guò)欣賞電影激發(fā)想象力，從而推動(dòng)科技發(fā)展，而且能夠培養(yǎng)正確的宇宙觀。許多優(yōu)秀的科幻電影能夠引導(dǎo)科學(xué)家的思路，將想象變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。比如19刀年的《星球大戰(zhàn)》中的3D全息投影，現(xiàn)在已經(jīng)變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)，《A.I》中提及的人工智能，現(xiàn)在已經(jīng)被人們熟知，過(guò)不了多久，也許就會(huì)走進(jìn)千家萬(wàn)戶。因此，科幻電影不僅能夠豐富我們的知識(shí)，還能讓我們的生活更加美好。

參考文獻(xiàn)：

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