（1）
《流浪地球》作為很“硬核”的中國科幻電影已經獲得了很多小伙伴的認可，不少小伙伴開始二刷，甚至三刷了。
無論是帶小朋友看，陪老人家看，完全沒有違和感啊，因為大家都不需要看字幕，也不需要蹩腳的配音，這是原汁原味的中國人說中國話。所以，大家可以把注意力集中在電影畫面上，體驗一場酣快淋漓的視覺盛宴。
除了“硬核”的科幻因素之外，電影的情節(jié)設定也是非常感人，以至于有小伙伴留言“好多人都看哭了”。
硬科幻的魅力是什么？
大概就是能跳出故事本身，讓我們對生活產生不一樣的思考。現(xiàn)實中，“流浪地球”真的可能發(fā)生嗎？明知靠近木星有危險，為什么地球還要走這條路？
帶著種種疑問和思考，求生君和大家好好聊聊《流浪地球》里的那些燒腦的科學知識。
（2）
雖然電影版的《流浪地球》和原著有很大區(qū)別，但是感興趣的小伙伴，還是建議你看一下原著。只有2萬多字，一個下午就能讀完。這有助于你了解故事發(fā)生的宏大背景，以及了解那個時代的世界觀。
《流浪地球》計劃是需要2500年，100代人，人類才能到達新家園。以此背景原著小說講述的是三代人的故事。而電影歸根到底是需要人來推動情節(jié)發(fā)展的，所以，這樣的宏大故事無法展開，否則就成了紀錄片。于是導演決定截取地球到達木星軌道為背景的3天時間，來呈現(xiàn)這部地球流浪史詩。
作為父親的宇航員已經服役了20年，還有一天就可以退休，回到地球與家人團聚，故事從這里展開。
太陽真的會消亡嗎？
《流浪地球》發(fā)生的背景是：太陽急速老化--不斷膨脹--太陽系已經不適合人類生存--人類為自己選了一個新家園：比鄰星（半人馬座三星）。
這是一個看似腦洞的故事。
但是，從恒星的演化規(guī)律上來講，太陽也是有壽命的，肯定有熄火的那一天，只不過別擔心，時間還有點久，估計會發(fā)生在50億年之后。
當太陽變成紅巨星時的樣子（藝術圖）
太陽“氦閃”
在小說里，太陽“氦閃”只持續(xù)了2個多小時，太陽系就變成了一個紅點，不復存在了。
太陽“氦閃”引爆其他星球示意圖
當太陽中的氫燃燒殆盡，生成的氦元素在引力的作用下坍縮，釋放的能量進一步升高溫度，點燃核心周圍的氫殼層，然后太陽迅速膨脹，成為一顆紅巨星。
有理論認為，太陽演化生成的紅巨星非常巨大，最遠能夠膨脹到地球軌道。而地球的海洋，以及萬物會被烤干，繼而地球會被汽化，生命將不復存在。
（3）
地球能搬家嗎？
大家都知道，地球是個龐然大物，半徑6371公里，質量高達59萬億億噸。人類要想帶著地球去流浪，就必須讓地球動起來，能夠不停的變軌，才能擺脫太陽的引力束縛。
為了能夠移動地球，人類建造了上萬臺超級聚變發(fā)動機，每座11公里高，總共能產生150萬億噸的推力。
地球發(fā)動機
嚴格來講單位要用牛頓，換算一下，大約是150億億牛頓。地球的質量大約6億億億千克，利用牛頓第二定律，可很容易計算發(fā)動機推動地球的加速度大約等于0.000000025倍的地球表面重力加速度，猶如蜉蝣撼大樹，根本無法驅動地球脫離太陽。
大劉也曾后悔說“當時沒有經驗，竟把地球發(fā)動機的具體參數全部詳細列出，詳細到可以很方便地直接計算地球得到的加速度，計算的結果是：發(fā)動機只能給地球零點（N多個零）幾的加速度，別說航行，改變軌道都不可能”。
但是為了在電影里實現(xiàn)地球搬家的目標，人來還是義無反顧的建造了行星發(fā)動機。
地球的行星發(fā)動機
地球的動力哪里來？ 聰明的人類于是造出了同樣龐大的行星發(fā)動機，足以在5年左右將地球推進到逃逸速度（脫離太陽引力的最低速度）。
原著里講，地球發(fā)動機分為兩大類，大一些的叫“山”，小一些的叫“峰”。小說里的“華北794號山”，這座發(fā)動機的高度是11000千米，比珠峰還要高1000多米，人們管它們叫“上帝的噴燈”。
因為太過巨大，電影里也出現(xiàn)不少笑點，比如：“你們管特么這玩意兒叫，針？！”
行星發(fā)動機示意圖
人類建造了1萬個行星發(fā)動機，遍布世界各地。這種感覺，是不是有點符合基建狂魔的民族屬性？
建在金字塔旁??
建在大城市旁??
建在長城山巔??
紅線部分為長城
好了，現(xiàn)在完成了《流浪地球》計劃的第一步。
地球搬家計劃相當繁瑣，歷時非常長，一共分為五步：
第一步，用地球發(fā)動機使地球停止轉動，使發(fā)動機噴口固定在地球運行的反方向；
第二步，全功率開動地球發(fā)動機，使地球加速到逃逸速度，飛出太陽系；
第三步，在外太空繼續(xù)加速，飛向比鄰星；
第四步，在中途使地球重新自轉，調轉發(fā)動機方向，開始減速；
第五步，地球泊入比鄰星軌道，成為這顆恒星的衛(wèi)星。
人們把這五步分別稱為剎車時代、逃逸時代、流浪時代I(加速)、流浪時代II(減速)、新太陽時代。
——來自劉慈欣的《流浪地球》小說
（4）
什么是重元素聚變？
為了推動地球離開太陽系，人類在地球上建造了上萬座高聳入云的行星發(fā)動機，燃燒的不是氫，也不是氦，而是石頭。
運送礦石的巨大運輸車
石頭的組成元素非常復雜，但主要是硅、鈣，還有少量的鐵、金、銀等金屬。這些元素能聚變嗎？理論上能！
但是，實際上難度非常大。至少，現(xiàn)在人的燒石頭技術還停留在把石頭變成石灰石的上面。
但是也別悲觀，看看我們的核電站技術。至少從技術前景上來講，核聚變確實是一勞永逸地解決人類能源問題的終極手段。
只不過目前是理想很豐滿，現(xiàn)實很骨感而已。
（5）
引力彈弓，真的是彈弓嗎？
電影中，地球為了逃離太陽系，設定了一個飛往木星的冒險軌道，差點毀掉地球。這種冒險的原因是為了利用木星給地球加速。這種加速的方式俗稱引力彈弓（gravitational slingshot）或者叫引力助推（gravity assist）。
人類冒險的原因是，地球要到達4.3光年的新家園比鄰星（半人馬座三星），如果按照逃逸速度航行，需要7.7萬年才能抵達，對人類來講，這實在是太漫長了！
為了提高地球的逃逸速度，于是人類就想到了借助木星的“引力彈弓”。
還記得電影《火星救援》采用的“引力彈弓”技術嗎？這個技術能讓飛行器利用接近某個大質量行星的機會，實現(xiàn)借力加速。新視野號就用了這技術。
如果沒有這個技術，馬特帥鍋還得在火星上多種幾年土豆。
引力彈弓可以說是現(xiàn)在人類在太空中使用得很成熟的加速技術，就是利用太空中各行星的引力做拋物線加速，目前人類發(fā)射到太空中的所有探測器都要使用引力彈弓加速，利用太空中無處不在的引力能夠很好的加速也能夠進行減速，2018年發(fā)射的帕克太陽探測器就是多次利用金星的引力做減速以更靠近太陽。
星際間可利用的引力彈弓圖
地球擺脫木星的引力后，借助引力彈弓，踏上飛往比鄰星的漫長旅程。
（6）
地球為什么有被木星撕裂的危險？“洛希極限”是什么意思？
在天體力學中，洛希極限（Roche limit）又稱洛希半徑，最早由法國天文學家洛希提出：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。
找到央視大樓的“大褲衩”了嗎？
我們拿地球接近木星為例，地球的物質結合在一起的主要作用力是自身的重力，當地球靠近木星的時候，木星會對地球產生強烈的潮汐撕扯作用，當潮汐力超過地球自身物質的重力結合作用時，地球就會被撕裂。地球剛開始被撕裂時，離木星的距離就是洛希極限。
計算表明，地球和木星的距離如果低于10.3萬公里，那么大氣就會在潮汐力的作用下脫離地球；如果距離低于7.44萬公里，那整個地球都會被撕碎。
所以，當地球靠近木星時，人類就突然遭遇了巨大危機：數千臺行星發(fā)動機故障熄火了，全球地震，火山爆發(fā)，巖漿吞沒了地下城……
離開太陽系20年后，地球上厚達數百米的冰層里，隱約露出的東方明珠。
和小說不一樣，這一段是電影的原創(chuàng)劇情。
地球為了獲得木星的引力彈弓助力，飛近木星的時候，很不幸，地球已經到達了地木“流體洛希極限”（地木距離10.3萬公里）。在此處，液體和氣體不再能被地球引力束縛，開始逃逸。如果不能盡快擺脫木星的引力，地球就有被木星撕碎、吞噬的危險。
地球的大氣層已經被木星吸引，開始逃逸
電影里巨大的橘紅色木星緊緊的拉住了藍色的小地球。這段畫面簡直壯觀到令人窒息，首次呈現(xiàn)給觀眾們行星之間因為引力互相吸引的天體級別的壯觀景象。
當地球接近木星，即將撞擊的人類面臨最危險的艱難時刻。
木星越來越接近地球之后，在地球上空形成的大氣色環(huán)。
值得稱贊的是，這是大劉對世界的認知和概念，在電影里被無限放大。這樣的特效水準，完全是給大劉的無盡想象插上了翅膀。
在電影中，人類面臨的是近乎絕望的選擇：太靠近木星不行，那樣會被潮汐力撕碎；太遠離木星也不行，那樣無法借助引力彈弓變軌……
（7）
毫無違和感的領航員號太空站
隨著玉兔二號在月球背面成功著陸，以及中國航天員的相繼登上太空，中國人對太空不再陌生。尤其是中國的空間站很快就將成為地球上唯一存在的太空站，所以，電影里，中國人領導的領航員號太空站讓大家看的很順眼。
很顯然，《流浪地球》的成功并不是偶然的，為了打造中國第一部真正的硬科幻電影，劇組做了大量的功課，整部電影對太空、航天、機械等有著豐富的表現(xiàn)。甚至還做了一部詳細的地球編年史。
《流浪地球》雖然并不完美，但是，作為一個非常優(yōu)秀的“硬核”科幻電影，它將會帶給我們很多值得思考的問題，甚至引領一波閱讀科幻小說，學習科學知識的潮流。
從這個角度看，一部好的科幻電影真的能開啟觀眾、普及科學，尤其是帶動孩子們的想象力與求知欲。
覺得看電影不過癮，還可以給孩子買套劉慈欣的《少兒科幻系列》里面包含《流浪地球》 ，這個假期陪著孩子一起感受這場科幻盛宴吧，說不定孩子自此對科學產生濃厚的興趣呢。
讓我們一起為
中國科幻電影點贊
