刷爆朋友圈的大片背后：听科学家跟《流浪地球》较较真

　　科幻大片《流浪地球》春节期间刷爆了朋友圈，世界级的科幻想象力让大家惊艳之余，也引发无数人对广袤宇宙的无穷好奇。记者邀请了南京航空航天大学胡亚鹏、李晋斌等专家，和我们分享对其中几个科学问题的趣味思考。

　　比邻星是否适合人类生存

　　在影片中，太阳系已经不适合人类生存，于是选择比邻星作为地球流浪归属地，那么这颗星球是否是人类理想的新家园呢？南京航空航天大学理学院教授胡亚鹏介绍说，比邻星是宇宙中离我们太阳最近的一颗恒星，距离太阳4.22光年。尽管比邻星是离地球最近的恒星，但很有可能并不适合人类居住。

　　比邻星，也称半人马座α星C，是半人马座α星系统（由三颗恒星组成）中的一颗。它与另外两颗很近的恒星（半人马座α星A、B）一起组成三体恒星系统。在天体系统中，三体系统通常是不稳定的。这也是刘慈欣另一著名科幻小说《三体》中三体人为什么离开自己所住的三体恒星系统来到地球的原因之一。

　　比邻星还很暗淡，据观测，比邻星的质量是太阳的1/7左右，亮度比太阳低，是一颗红矮星，表面温度为2500至5000K。因为质量、亮度比太阳低，导致比邻星的宜居行星带也相应地更加靠近比邻星。比邻星的爆发频率和释放出来的能量要比太阳大得多，因此，比邻星的行星上所接收到的恒星风、紫外线辐射等，会比目前地球上的更频繁、能量高很多，对地球生命无异于灾难。

　　由于比邻星的宜居行星带靠近比邻星，因此，在宜居行星带的地球很有可能被比邻星潮汐锁定，即地球没有自转，一面始终朝向比邻星，而另一面一直背对，这会导致地球一面温度很高，而另一面温度很低，不适宜人类居住。此外，如果被潮汐锁定后，地球也很有可能失去地磁场的保护，很容易受到恒星风、宇宙粒子、射线等的辐射影响。

　　不过太阳变为红巨星，只是《流浪地球》中一个假设。现实中的太阳按照恒星正常的寿命，50亿年之后才会变为红巨星。那时候人类大概已经移民到其他恒星系星球。

　　引力弹弓场景能实现吗

　　在电影中，地球和木星通过气体连在一起的画面非常震撼，那么背后是什么原理呢？

　　南京航空航天大学理学院副教授李晋斌介绍，地球这个庞然大物，半径6371公里，重达59万亿亿吨。但人类造出了同样庞大的行星发动机，足以在5年左右将地球推进到逃逸太阳引力的最低速度，即16.7公里/秒（复兴号列车速度的200倍）。然而比邻星距离地球4.3光年，如果按照逃逸速度航行，需要7.7万年才能抵达，于是人类想到了借助木星的“引力弹弓”，令地球零消耗改变方向、提升速度，最后到达比邻星。

　　“引力弹弓”是一种飞行器加速常用的方法，我们向地球以外的天体发射飞行器时，常会应用到其他行星或天体做引力弹弓，以此来节省燃料、时间和计划成本。比较经典的可能是美国的“卡西尼”号了，它于1997年从地球发射前往土星，但只带了很少的燃料，后先后在1998年和1999年利用了金星的两次弹射，又于1999年8月利用了地球的弹射，2000年利用了木星的弹射，最终于2004年7月1日抵达土星。

　　何谓“引力弹弓”效应？比如一只乒乓球，当它飞向一面静止的球拍时，反弹速度是相同的（忽略重力、空气阻力、摩擦等因素）。但如果这个球拍向着来球方向移动，那这个球与拍相撞后反弹速度就会变快。

　　其实“引力弹弓”也是科幻电影经典桥段之一。例如《星际穿越》中，库珀为使“巡逻者”号飞船到达米勒星球，采用的方案是利用一颗中子星进行引力弹弓减速；还有《火星救援》中的NASA黑人小哥就是把“赫尔墨斯”号飞船想象成一个乒乓球，绕太阳公转的地球当成球拍，飞船从地球公转中窃取了少量动能，从而获得了更快的速度。

　　值得注意的一个观点是，《流浪地球》忽视了一个重要先决条件，木星和地球的质量比值不够大，大约320（不像乒乓球和球拍质量差那么悬殊）。地球不可能利用木星的巨大引力实现引力弹弓的加速效果，地球一旦被木星引力捕获，结果必然是两者相互牵扯、相互围绕旋转，旋转半径会越来越小，最后，地球和木星发生猛烈碰撞，形成一个新的星球。

　　没必要让地球停止自转

　　在流浪地球计划中，第一步就是让地球停止转动，那么这是否可以实现呢？胡亚鹏介绍说，正如中国科学院高能物理研究所研究员张双南的观点，电影中利用行星发动机产生反推力使地球停止自转有可能不可行，因为需要的总能量实在是太大。另外，地壳能否承载这么大的反推力及反推力带来的系列影响，还是个疑问。

　　没有了转动，地球将会有固定的一面朝向太阳，长期下去会导致地球一面温度很高，而远离太阳的一面温度很低，不太适合生命的存在。值得指出的是，即使对于赤道附近的唯一大陆，也是充满危险。在转动的时候，因为离心力的作用，地球的赤道地壳会显得更为突出一点，而在没有转动的时候，赤道附近就会缺少离心力，很可能会导致板块坍缩，从而引发一系列的全球地震或者海啸，不仅在地面上修建的那些行星发动机很难存在，居住在地下或许都非常困难。

　　地球自转停止，地球磁场有可能会突然消失。通常情况下，地球磁场的存在，不仅仅能为我们指明南北方向，更重要的是起到了保护作用，能够将来自于太阳的带电粒子屏蔽于地球大气之外，太阳粒子很难直接穿过磁场，直接进入低层大气，从而保护了地球大气层不会丢失。没有了磁场，太阳风能够不受任何阻碍，长驱直入进入地球大气，从而在全球各个地方形成我们所说的极光，不过更为重要的是，地球大气有可能逐渐损失掉。

　　其实不让地球停止转动，直接推动地球也是可取的。比如让地球的北极方向指向运动方向，把推进发动机都放到南半球就行了，而且自转的地球在星际旅行的过程中更加稳定、更好控制方向，因为飞行的子弹都是高速旋转的，自转的飞行器姿态更加稳定也更好控制……

　　中国科学院国家天文台研究员苟利军表示，尽管从科学的角度来看，在可以预见的时期内，人类的能力无法实现，不过电影作为一门艺术，它不完全是生活或者科学的完全再现，所以尽管这部电影当中包含了许多不科学的想象，但是依旧需要我们为之鼓掌。

　　本报记者 杨频萍