流浪地球，其實有更好的方式

在電影《流浪地球》中，太陽急速衰老膨脹，將導致地球毀滅。人類啟動了名為“流浪地球”的計劃，在地球一側建造上萬座行星發動機，將地球變成巨大的宇宙飛船，載著人類開始長達2500年的太空流浪之旅，奔往離太陽系最近的半人馬座比鄰星b。按照計劃，人類試圖利用木星實現“引力彈弓”加速，卻因木星的潮汐力突增，導致地球面臨墜入木星的風險。生死存亡之際，位于地球和空間站上的人類聯手自救，成功引燃木星大紅斑中的氫，將地球推離木星，成功脫險。

遺憾的是，這些重要的科幻設定缺乏合理性。如果有一天我們真的要帶上地球去流浪，還是要利用真正的科學，而不是止于浪漫但不切實際的幻想。

影片中，人類建造了一萬座重核聚變發動機和轉向發動機，準備將地球推離自己的軌道。這些重核聚變發動機比珠穆朗瑪峰還高2.2千米，看起來確實震撼人心。

這種威力巨大的發動機，利用巖石中的硅元素進行核聚變反應，獲得高能高壓的等離子流。說白了，發動機的燃料就是以硅為主要成分的石頭。

但越重的原子核，進行聚變所需的能量越大，產生的能量卻越小。例如，氫聚變產生的能量是同樣質量的硅的30倍。硅雖然理論上可以產生聚變，但所需要的溫度是30億度！所以，重核聚變發動機除了聽起來高大上，在科學上并沒有什么合理性。

其實，燒石頭不行，燒水可以。海水中富含氘與氚，這才是核聚變的最佳燃料。而且，氘的提取方法簡便，成本較低，核聚變堆的運行也十分安全。有如此優質高效的材料，何必舍易取難？

當然，無論燒石頭還是燒水，都不可能在短時間內將地球推開。電影中一萬座發動機要持續不斷地工作1500多年，才能將地球加速到逃離太陽軌道的速度，那時地球早就被太陽毀滅了。

那么，究竟還有沒有辦法帶上地球去流浪呢？其實，還有比核聚變更先進的方式：反物質發動機。

反物質是由反粒子構成的，反粒子跟通常所說的電子、質子相比較，電量相等但電性相反。當正反物質相遇時，雙方就會相互湮滅抵消，兩個粒子的質量幾乎完全轉化成能量，效率大大高于核裂變和核聚變，這是所有物理反應中效率最高的燃料。航天飛機那巨大的燃料箱和推進器中的燃料，完全可以用100毫克的反物質代替，而且“湮滅”效應是自然發生的，并不需要像核聚變那樣用難以想象的高溫高壓來“點火”。

在著名的《星際迷航》系列電影中，“企業”號宇宙飛船可實現曲速飛行、超光速抵達宇宙中任何一個地方，都仰仗于它的反物質動力系統。目前多國物理學家已在實驗室中制造出了反物質，我們的宇宙射線中也存在大量過剩的反物質粒子。可以想象，隨著科技的發展，制造反物質發動機并不是什么難事。

影片中，地球溫度急劇降低，人類在地表5000米以下建立了上萬個地下城，在到達新恒星前的2500年間，人類要一直在地下城生活。

首先，地下城中資源如何重復循環利用是個大問題。此外，怎么適應地下環境，怎么解決空氣流通，怎么防止出現心理疾病等都是很大的挑戰，但高壓問題幾乎無解。5000米深處的壓強相當于1000個標準大氣壓，幾乎沒有材料能頂得住這樣巨大的壓強。

其實，水下城比地下城更具可行性。水的吸熱或散熱能力都很強，能保持溫度平衡。建造水下城也比建造地下城容易很多，海洋有豐富的資源可就地取用，比如，最重要的水資源、核能資源等。事實上，水下城市已不是天馬行空的想法，隨著3D打印技術、碳納米管和納米金剛石技術的不斷發展和應用，一些科學家已經開始認真考慮這種可能性。

在電影中，為了節省燃料，人類準備讓地球向木星借力。這涉及引力彈弓效應——當一艘宇宙飛船經過一顆行星時，借用行星的公轉速度，給飛船加速。就像是在飛快轉動的圓盤上滴一滴水，水就會濺飛一樣。

不過，根據計算，地球只能獲得木星引力10千米/秒左右的加速，這相比于地球設定的最終1500千米/秒的航速微不足道，不值得冒這么大風險。別的不說，木星有79顆衛星，如何繞開這些木星“小弟”就是個技術活。

影片的高潮，木星突然出現“潮汐力增加”現象，眼看就要拉著地球落向木星。為了使地球脫離木星的引力，救援隊點燃了木星和地球大氣的混合氣體，產生巨大的沖擊波，將地球推離木星。

這一段完全不靠譜，因為木星吸收了地球上的氧氣又不至于把地球吸走，實在太難了。就算能成功引爆，爆炸沖擊波也永遠不會到達地球。爆炸之所以會產生沖擊波，是因為有大氣的緣故，而宇宙是真空的，沖擊波只會留在木星大氣層里。

而且，如果太空真的有空氣，有沖擊波，恐怕地球不是被推離木星，而是粉身碎骨。因為地球不是一塊實心的石頭，更像是個雞蛋。地殼非常薄弱，在雞蛋旁邊引爆炸彈，試圖用沖擊波把雞蛋炸得遠遠的，結果可能不是雞蛋被炸遠，而是被當場炸得粉碎。

星際旅行是科幻小說長盛不衰的題材，常見的設定基本分為兩類：一是通過近光速飛船來完成恒星間的遷徙；二是利用“蟲洞”或者“空間折疊”，實現超光速旅行。《流浪地球》則獨辟蹊徑，將地球整體作為飛船，但遺憾的是，移動地球不具有科學合理性。

即便技術上可行，顯著改變地球軌道也有太多風險：自然生態徹底消失；發動機帶來的地殼不穩定產生大量超大規模的地震、超級火山爆發、海嘯等劇烈的自然災害；整個太陽系的動力學系統被破壞，小行星群軌道紊亂，地球將遭遇形成早期的那種混亂。而且一旦飛出日球層，宇宙射線便能直接轟擊地球，整個地表將遍布致命的高能輻射。

看來帶著地球去流浪不可行，只有另想辦法。2016年，歐洲南方天文臺在離地球最近的4.3光年外的半人馬座比鄰星周圍，發現了一顆圍繞比鄰星公轉的類地行星比鄰星b，也就是《流浪地球》中太空流浪之旅的目的地，該行星為生命的存在提供了相對適宜的條件。2018年，天文學家還在距離地球16光年處找到一顆行星“瓦肯”。事實上，最近幾年，100光年內的行星越來越多地被發現。

如果未來真有太陽系災難，我們的后代可以組織大量飛船組成的龐大艦隊，從一顆行星遷移到另一顆行星。屆時我們利用反物質為燃料的飛船，能夠在宇宙中以光速的70%左右飛行，到達比鄰星只需6年左右，到瓦肯星也只要23年。

棟梁//摘自大科技微信公眾號，本刊有刪節，仙人掌/圖