一部《流浪地球》，

為國產科幻電

影拼出了希望，甚至被稱為中國科幻電影元年真正到來的標志。該片主要涉及哪些重要的物理知識點？撇開娛樂性，地球“流浪”的方案在科學的維度靠不靠譜？尤其是地球和木星碰撞危機的解除方式，是否符合科學邏輯？記者就此采訪了駐青高校的幾位物理學科教師。

青島大學物理科學學院副教授、博士 孫彬

是目前看過的最好國產科幻片

“《流浪地球》是目前我看過的最好的國產科幻片，突破了以前對國產科幻片的理解。粗略一看，里面涉及的物理知識點很多，包括牛頓定律、核聚變等，都是從中學階段學過的，但一些名詞例如彈弓效應、洛希極限等則是大學以后才會接觸到的。例如將地球推向木星，然后借助木星引力，將地球甩出太陽系，就是借助彈弓效應的原理。 ”孫彬說，但是可以看到，出于劇情的需要，電影里會有很多不符合科學原理的地方。如天體之間靠彼此之間的萬有引力達到目前的這種運行方式，一旦改變一顆行星的運行方式，勢必會影響其他行星的運轉軌道，且不必說150萬億噸級的推力是否能明顯改變地球的軌道，就算前面的都可以達到，地球在這么多年流浪過程中也會因為碰撞各種小行星而引起人類毀滅。

“另一個問題，木星大氣層中存在閃電，因此地球大氣層中的氧氣被吸引到木星一側時會隨時被耗盡，而不會積累下來，后面‘引爆’的方式就見仁見智了。 ”孫彬說，況且木星和地球的體積比遠大于電影中所描述的，因此地木相距7萬公里時，很有可能已經突破洛希極限，地球已經被撕成碎片，主人公最后的犧牲就有點不值得了。

劇情

《流浪地球》的劇情并不復雜：在不遠的將來，太陽急速衰老膨脹，地球面臨被太陽吞沒的滅頂之災。為拯救地球，人類在地球表面建造了一萬一千座行星發(fā)動機，以逃離太陽系尋找新的家園，地球和人類就此踏上預計長達2500年的宇宙流浪之旅。在完成這一宏偉計劃的進程中，無數人挺身而出，上演了可歌可泣的傳奇故事，九死一生的冒險和對人性的終極考問也同時上演。

青島理工大學理學院物理系講師、博士 初鵬程

在物理知識運用的大方向上沒問題

畢竟這是一部科幻電影，不是科學電影，因此不能完全從科學的角度來審視，但它在物理知識運用的大方向上是沒問題的。這部電影主要涉及了中學、大學本科、研究生三個階段的物理知識，中學階段涉及力學，比如引力、能量守恒、反沖及近代物理，比如太陽所蘊含的氫、氦、核聚變等；大學本科階段主要涉及理論力學知識，比如角動量守恒等；研究生階段牽扯的知識較多，比如廣義相對論、天體物理基礎、原子核物理、核反應、粒子物理等。這是一部涵蓋大量物理知識的科幻電影，且很多知識需要一定的科學素養(yǎng)才能解讀。編劇的處理方法比較得當，凡是涉及較為高深的專業(yè)物理知識，都沒有太過深究，交代得比較順暢，有利于劇情發(fā)展。

1.地球流浪前就“生死未卜”

如果將這部電影帶入教室，作為物理課的討論題目，那么有幾點可以深入探討一下。該劇情起于“太陽急速衰老膨脹，地球面臨被太陽吞沒的滅頂之災”。太陽里含有大量的氫，并進行著核聚變反應，沒有氫就沒法進行核聚變反應，太陽可能就會爆發(fā)，進而塌陷。太陽晚期，一旦其所含有的氫被耗盡了，就沒有辦法進行核反應，它向外釋放的壓力就比不過引力，這時太陽便可能變成紅巨星?！读骼说厍颉匪堇[的是太陽晚期趨于爆發(fā)的那個階段的地球遭遇，這個階段，太陽內部還在發(fā)生著核反應，太陽因此可能隨著它的反應，體積逐漸膨脹，甚至會膨脹到地球的軌道上去。一旦膨脹到地球的軌道上去，如果地球還在原來的那個位置，必然就會被太陽吸收。但是這種假設不是特別合理，因為如果太陽繼續(xù)膨脹下去的話，地球有可能在太陽還沒有碰觸到它的位置的時候，就已經偏離了原來的軌道。當然，具體會發(fā)生什么，也沒有辦法完全通過理論準確預言，有可能地球因為受太陽風照射而質量流失，進而軌道外移；還有可能因為潮汐相互作用被太陽直接吞噬……不過有一點可以確定，一旦發(fā)生了這種情況，地球肯定會離開它原來的位置，和太陽及周圍星體之間的相對位置發(fā)生變化，地球的生態(tài)環(huán)境必然會發(fā)生巨大改變，而且是往對人類不利的方向上走的。

2.地球若停止自轉將面臨滅頂之災

影片一開始，地球自轉被人為停止，目的是減少地球逃離太陽系時因自轉而消耗能量。其實，在逃離時地球根本不需要停止自轉，因為停止自轉會引發(fā)海嘯、超低溫等災難不說，還可能會導致大氣層脫離，地球遭遇輻射災難。此外，有了地球的自轉，才能夠保證地球在遷徙軌道上的運轉是穩(wěn)定的。而且，停止地球自轉的能量是難以想象的，如果人類能夠掌握這種能量，那么早就可以全部移居外太空了，不必再讓地球流浪。

3.遷徙方案用到引力彈弓效應

影片遷徙地球的方案涉及了“引力彈弓”效應，通俗點講，就是借助木星的引力，改變地球的運動軌道和速度，形成“引力助推”的效果。這里還需有個前提假設，即在地球偏離軌道運動時考慮其為堅不可摧的物體，不會破裂。

我們有三大宇宙速度，第一宇宙速度，第二宇宙速度，還有第三宇宙速度，當物體的飛行速度接近或超過第三宇宙速度的時候，就有機會脫離太陽引力的束縛。在影片里，我們可以假設這樣一個場景，地球接近木星的時候，剛好擦著木星從背面繞過去，存在一定的角度，木星對地球有引力，以致地球原來的運行軌道被偏轉，改變了運行方向，借助這個力量，地球軌道發(fā)生變化，實現引力助推。這個效應目前一般用在飛行器上，電影用在了地球上，充滿了浪漫主義的想象力。

4.最后危機可能來自洛希極限

影片最后，地球和木星相距越來越近，軌道顯示將會撞擊，當雙方相距僅剩7萬公里左右時，影片設計了通過點燃木星來推開地球以防止相撞悲劇發(fā)生的情節(jié)。這里涉及一個物理知識——洛希極限（Roche limit），它是天文學中的一個特殊的距離。當兩個天體的距離少于洛希極限時，它們就傾向于被“潮汐力”撕碎。通俗點講，對于兩個相處一定距離的天體，由于天體是球狀的，它們的不同部分與對方質心的距離是不一樣的，所以受到對方的引力作用強度也是不同的，靠近對方質心那部分所受的引力要比遠離的那部分更強，這樣天體就會受到潮汐力的作用，從而被拉伸變形。當兩個天體的質量和強度存在差異并且距離足夠近時，質量較小強度較弱的天體就會被另一個更大天體的潮汐力拉扯解體，成為環(huán)繞那個更大天體的光環(huán)，該極限距離就是洛希極限。

正是由于洛希極限的存在，地球在撞擊木星之前就很有可能已經被撕成了碎片，并環(huán)繞木星飛行。